Pencitraan hiperspektral adalah teknik yang menambahkan dimensi ketiga berwarna-warni ke gambar yang dipantulkan yang berisi data spektral target. Hal ini dapat digunakan dalam aplikasi seperti analisis topografi deposit mineral atau pertanian, pengawasan militer, analisis jaringan medis dan pemetaan arkeologi. Pencitraan hiperspektral memberikan banyak data cahaya dan komposisi dari sensor pencitraan di lapangan, di lab, dan bahkan di luar angkasa.
Pencitraan spektral menganalisis spektrum reflektansi, atau data panjang gelombang cahaya. Mungkin menggunakan teknologi seperti cermin pemantul, prisma, lensa dan sensor cahaya, seperti komponen dan chip charge-coupled device (CCD) di dalam kamera digital. Dikombinasikan dengan teknologi pencitraan jarak jauh, pencitraan spektral digunakan untuk mengukur panjang gelombang spektrum elektromagnetik yang dihamburkan oleh bahan target. Perangkat yang disebut spektrometer dan spektroradiometer mencatat variasi dalam panjang gelombang energi cahaya yang dipantulkan dari target dan memungkinkan pengamat untuk menentukan susunan komposisi bahan atau lanskap.
Pencitraan hiperspektral menggunakan kekuatan komputasi modern untuk menggabungkan data dari banyak gambar dan menambahkan dimensi ketiga data spektral langsung ke gambar. Kumpulan data ini ditumpuk menjadi “kubus hiperspektral”, seperti tumpukan snapshot, di mana setiap piksel berisi data spektralnya. Pencitraan multispektral menggabungkan data dari puluhan atau ratusan pita elektromagnetik (EM), tetapi kubus hiperspektral dapat memproses data dari ribuan pita.
Pencitraan multispektral biasanya menggunakan data dari beberapa sensor, sedangkan data hiperspektral sering dikumpulkan sebagai satu set pita yang berdekatan dari satu sensor. Semakin banyak data, semakin jelas gambarnya. Semakin jelas gambarnya, semakin mudah untuk menentukan dari zat atau zat apa subjek itu dibuat.
Beberapa aplikasi pencitraan hiperspektral termasuk analisis kimia, mikroskop fluoresensi, pencitraan termal, penemuan arkeologi dan penyelidikan forensik. Pencitraan hiperspektral medis mengekstrak panjang gelombang visual dari wilayah spasial dan mensintesis irisan menjadi “peta topografi” yang siap untuk analisis medis yang jelas dari sifat jaringan untuk berbagai diagnosis atau tujuan penelitian. Teknologi pencitraan ini dapat menangkap lebih banyak pita EM daripada cahaya tampak, termasuk panjang gelombang inframerah dan ultraviolet, sehingga dapat meningkatkan informasi yang mungkin tidak terlihat oleh mata telanjang. Semua bahan mengandung tanda spektral yang dapat memberikan petunjuk penting untuk sejumlah besar aplikasi di berbagai bidang.
Misalnya, dengan memahami perbedaan komposisi kimia tanah dan pertumbuhan tanaman, peneliti forensik dapat menentukan kuburan yang tidak diketahui. Hal ini karena dekomposisi membedakan spektrum reflektansi pertumbuhan tanaman dari sekitarnya. Sederhananya, klorofil ekstra yang terkandung dalam tanaman yang dibuahi oleh dekomposisi membuatnya lebih menonjol dalam data hiperspektral daripada dengan mata telanjang.
Penginderaan jauh dan pencitraan digital menemukan aplikasi baru secara berkelanjutan. Perpustakaan khusus yang menampung data spektral bahan yang diketahui telah semakin tersedia bagi peneliti dan warga sipil oleh organisasi seperti Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA). Aplikasi baru untuk teknik ini terus dikembangkan di banyak industri. Penggunaan pertanian mungkin termasuk menentukan varietas tanaman, kondisi air dan nutrisi dan deteksi dini penyakit. Ketika teknologi menjadi lebih tersedia untuk umum, aplikasi baru diharapkan dapat terus dikembangkan untuk keuntungan besar atas kekuatan analitis yang relatif terbatas dari spektroskopi titik tunggal.
Teknologi pencitraan termal telah lama digunakan dalam pengawasan militer atau udara. Untuk alasan ini, teknik khusus yang dirancang untuk menggagalkan teknologi ini telah dikembangkan, untuk menutupi tanda tangan panas pasukan darat dari udara. Pencitraan hiperspektral mungkin mengalahkan tindakan pencegahan ini dengan banyaknya pengukuran pita spektral, menawarkan analisis presisi yang dapat menggali “sidik jari” spektral target.
Seluruh spektrum dikumpulkan untuk setiap piksel informasi, sehingga pengamat tidak memerlukan pengetahuan sebelumnya tentang suatu bahan untuk membuat analisis. Pemrosesan komputer dapat mencakup semua data yang tersedia untuk analisis sampel yang lengkap. Ini membutuhkan sumber daya komputasi khusus, termasuk peralatan sensitif yang mahal dan kapasitas penyimpanan data yang besar. Kubus hiperspektral mewakili kumpulan data multidimensi yang masing-masing membutuhkan ratusan megabita untuk diproses.