高光譜成像儀所對應(yīng)的系統(tǒng)瞬時(shí)視場通常為毫弧度量級(jí)，而儀器的總視場往往要求幾度甚至幾十度，為了擴(kuò)大視場，需要實(shí)行掃描成像。根據(jù)掃描成像的方式和光電探測器種類，高光譜成像儀系統(tǒng)大致可劃分成兩大類：一類是搖掃方式；另一類為推帚式掃描方式（即推掃型）。本文對點(diǎn)成像搖掃型高光譜成像儀的成像原理進(jìn)行了介紹。

最早的高光譜成像儀是在多光譜掃描儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，原理上是把多光譜掃描儀中的幾個(gè)波段的探測器置換成一個(gè)帶線陣列探測器的光譜儀，每次可以獲得一個(gè)地物像元的光譜曲線，并通過機(jī)械掃描獲得一條地物的光譜數(shù)據(jù)，所以也稱為點(diǎn)成像搖掃型成像光譜儀（如下圖所示）。

搖掃型成像光譜儀結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械掃描成像和分光探測兩部分。與紅外行掃描儀相似的光學(xué)-機(jī)械掃描（光機(jī)掃描）結(jié)構(gòu)，在平臺(tái)飛行中按穿軌方向?qū)嵭行袙呙?。每個(gè)地面分辨元的輻射依次進(jìn)入儀器的分光探測部分。分光部件首先將像元輻射按特定光譜間隔實(shí)行色散（分光），然后讓它們落在線陣列探測器的每個(gè)光敏元上。線陣列探測器像元數(shù)，即像元分光光譜波段的個(gè)數(shù)。每個(gè)探測器的輸出便是特定波段地面景物的圖像數(shù)據(jù)。如果探測器光敏元是方形，每行掃描時(shí)間T等于地面瞬時(shí)視場與飛行平臺(tái)軌道方向的地面速度之比。當(dāng)每行掃描取樣（讀出）m次，則搖掃方式在穿軌方向每個(gè)分辨元的大小為掃描總視場與取樣數(shù)的比值，每個(gè)分辨元上積分時(shí)間為T/m（s）。

光機(jī)掃描的方式有兩種，即物面掃描和像面掃描。物面掃描時(shí)，一般在小視場物鏡前的光路中加入掃描部件，使物方瞬時(shí)視場掃過物面的不同部位，獲得較大的空間覆蓋。物面掃描的優(yōu)點(diǎn)是由于系統(tǒng)的光學(xué)視場即瞬時(shí)視場，物鏡視場小，容易獲得高像質(zhì)；缺點(diǎn)是由于物鏡口徑一般較大，要實(shí)現(xiàn)大范圍掃描，特別是二維掃描，機(jī)械裝置比較復(fù)雜笨重。像面掃描一般在一個(gè)大視場物鏡后的會(huì)聚光路中加入掃描部件，探測器在每一瞬間，只能“看到”物鏡光學(xué)視場的一小部分，相當(dāng)于一個(gè)瞬時(shí)視場，需要通過二維掃描，才能完整采集一幀圖像。

由于像面掃描部件是對經(jīng)物鏡會(huì)聚的光束進(jìn)行偏折，可以做得小巧。像面掃描的中繼光學(xué)系統(tǒng)視場較小，但是物鏡視場很大，要得到高像質(zhì)，設(shè)計(jì)、制作都有難度。目前用得較多的還是物面掃描。值得注意的是，光機(jī)掃描在某些場合下，會(huì)產(chǎn)生像面的旋轉(zhuǎn)，稱為像旋。當(dāng)掃描鏡的法線在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不在一個(gè)平面內(nèi)，采用多元探測器就會(huì)產(chǎn)生像旋?？梢杂眯D(zhuǎn)K鏡、棱鏡等方法消除像旋，如果像旋較小，也可直接用數(shù)字方法校正。