与使用标准 (RGB) 相机相比，高光谱相机为用户提供了捕获有关场景的更多信息的能力。根据所使用的硬件，捕获的图像可能有数十或数百个通道，结果图像的每个通道都描述了给定波长的捕获光。
上图显示了一张 RGB 照片及其三个组成部分(红色、色和蓝色通道)的分解，以及它们如何相加以创建彩色图像
上图显示了高光谱图像的类似示例，其中最终图像由在许多不同颜色波长下捕获的许多通道组成
高光谱相机的工作方式与传统相机大致相同。主要区别在于用于捕捉图像的传感器(CCD、CMOS)。光线聚焦到传感器上，传感器在超过普通相机使用的普通红色、绿色和蓝色波长的波长通道范围内捕获图像。根据特定的高光谱相机，图像最终可能包含 7 到 100 个数据通道，每个通道都捕获特定波长的光。
高光谱相机捕获的数据通常存储为“图像立方体”，之所以这样命名，是因为数据的结构通常被认为是三维的。与传统图像一样，其中两个维度是空间维度，即它们构成图像中的像素。第三维是光谱——对于每个像素，将有许多波长样本。在传统的彩色图像中，该维度的深度为3，(R, G, B)。在高光谱图像中，该深度等于通道数(例如7-100)。每个像素的样本构成该像素的“光谱特征”。
“光谱特征”可用于发现场景的物质构成，因为与传统彩色图像提供的 RGB 信息相比，它们提供了更多关于所描述像素的信息。不同的材料具有独特的光谱特征，这些特征可以被隔离、分类、保存和比较。通过建立一个光谱特征库，可以对图像进行强大的分析而不是说一个像素是棕色的，可以根据它的光谱特征说那个像素是橡木。
