高光谱成像技术集合了成像技术和光谱技术的优点,可以同时获得被测物的二维空间信息和一维光谱信息,在采集信息的丰富程度上有了极大得提高。高光谱成像具有光谱分辨率高、波段覆盖广、图谱结合、非接触探测等优点,可以定量或定性分析目标的物理化参数。凭借这些优点,高光谱成像技术在遥感、医学、农业、食品等领域中应用广泛。因此,对新型高光谱成像技术及其应用的研究就十分具有意义。本文的主要工作是研究面向海洋探测与食品检测的高光谱成像技术。首先,设计并搭建了推扫型成像光谱仪,对其进行了防水外壳和接口的设计、水下光源的集成与通信模块的开发,组成了一套完整的水下高光谱成像系统。将水下高光谱成像系统进行了实验室水箱模拟实验和室外水下探测实验,利用反射成像和荧光成像两种模式能够对五种藻类、常见海洋垃圾、浒苔等进行分辨。其次,在推扫型成像光谱仪的基础上,开发了基于视场扫描的双模高光谱成像系统,实现了系统的凝视扫描,提高成像的速度;通过引入分束器实现了高光谱和强度双模成像,两者的像面共轭,可以实现快速定位目标与调焦的功能,并将其应用到了人体手部血氧特性的探究中。将双模成像系统进一步改进为显微系统和内窥系统,可以对微小目标(藻类、水母碎片等)和狭窄区域进行高光谱成像和分析。最后,在推扫型成像光谱仪的光学设计基础上,精简了光学结构,采用了轻量化光学元件搭建了基于智能手机的高光谱成像系统,采用手持扫描的方式采集了不同保存时期的猪肉反射率光谱,通过机器学习算法建立了新鲜度(pH值)和光谱数据的定量计算模型,预测的准确度可以接近90%。以上所研发的高光谱成像技术及系统都能够进一步应用于海洋探测与食品检测乃至其他相关的研究领域。