形象地說，高光譜傳感器將信息收集為一組“圖像”。每個(gè)圖像代表電磁波譜的一個(gè)窄波長范圍，也稱為光譜帶。這些“圖像”組合起來形成一個(gè)三維(x，y，λ)高光譜數(shù)據(jù)立方體進(jìn)行處理和分析，其中x和y代表場景的兩個(gè)空間維度，λ代表光譜維度(包括一系列波長)。

從技術(shù)上講，傳感器對高光譜立方體進(jìn)行采樣的方式有四種：空間掃描、光譜掃描、快照成像和空間光譜掃描。

高光譜立方體是由機(jī)載傳感器(例如 NASA機(jī)載可見光/紅外成像光譜儀(AVIRIS))或衛(wèi)星(例如 NASA EO-1及其高光譜儀器 Hyperion)生成的。然而，許多開發(fā)和驗(yàn)證研究都使用手持式傳感器。

這些傳感器的精度通常以光譜分辨率來衡量，即捕獲的光譜的每個(gè)波段的寬度。如果掃描儀檢測到大量相當(dāng)窄的頻帶，則即使僅以少數(shù)像素捕獲物體，也可以識(shí)別物體。然而，空間分辨率是光譜分辨率之外的一個(gè)因素。如果像素太大，則同一像素中會(huì)捕獲多個(gè)物體，從而難以識(shí)別。如果像素太小，則每個(gè)傳感器單元捕獲的強(qiáng)度較低，并且降低的信噪比會(huì)降低測量特征的可靠性。

高光譜圖像的采集和處理也稱為成像光譜。