以电磁波谱辐射为基础的图像我们最为熟悉，特别是X射线和可见光谱波段的图像。电磁波可以定义为以各种波长传播的正弦波，或是无质量的粒子流，每个粒子以波的形式传播并以光的速度运动。每个无质量的粒子包含一定的能量(或一束能量)，每束能量称为一个光子。如果光谱波段根据光子能量进行分组，则可以得到下图所示的光谱，其范围从伽马射线(最高能量 10^6 )到无线电波(最低能量 $10^{-9}$ )。

1 伽马射线

伽马射线成像的主要用途包括核医学和天文观测。在核医学中，这种方法将放射性同位素注射到人体内，当这种物质衰变时，就会放射出伽马射线，然后用伽马射线检测仪收集到的放射线来产生图像。下图显示了一幅使用伽马射线成像得到的人体骨骼扫描图像。

2 X射线成像

X射线最早用于成像的电磁辐射源之一。最熟悉的X射线应用是医学诊断，但是X射线还被广泛用于工业和其他领域，图天文学。用于医学和工业成像的X射线是由X射线管产生的，X射线管是带有阴极和阳极的真空管。阴极加热释放自由电子，这些电子以很高的速度向阳极流动，当电子撞击一个原子核时，能量被释放并形成X射线辐射。X射线的能量由另一边的阳极电压控制，而射线的数量由事假于阴极灯丝的电流控制。下图就是位于X射线源和对X射线能量敏感的胶片之间的病人胸部图像。X射线的强度受射线穿过病人时的吸收量调制，最终能量落在胶片上并使用胶片感光，这与光使得胶片观光的原理是一样的。在数字射线照相技术中，数字图像可用两种方法得到：

1）使用数字化的X射线胶片；

2）X射线穿过病人身体后直接落在某个装置上（譬如荧光屏），改装置把X射线转换为光信号。然后，转换而来的光信号由高灵敏度的数字系统捕获。

血管照相技术是对比度增强辐射成像领域中的另一个主要应用。该过程用于得到血管的图像。一根导管插入动脉或静脉，导管穿过血管并被引导到要研究的区域。当导管到达所研究的部位时，将X射线造影剂注入导管。这样会增强血管的对比度，并让放射线学者观察任何病变或阻塞。下图显示了一个主动脉血管造影的图像。

X射线在医学成像中的另一个重要应用就是计算机轴向断层(CAT)。由于该技术的分辨率和三维能力，CAT扫描早在20世纪70年代第一次使用时就引起了医疗手段的革命。每幅CAT图像都是垂直穿入病人的一个“切片”，当病人纵向移动时，可产生大量的“切片”，这些图像组合在一起就构成了人体内部的三维描绘图像，下图就是一幅电信各地头部CAT图像。

3 紫外波段成像

紫外“光”的应用多种多样，包括平板印刷术、工业检测、显微镜方法、激光、生物成像和天文观测等。下图是紫外光成像的图像，左图为普通玉米成像，右图为患黑穗病的玉米图像。

4 可见光及红外波段成像

由于电磁波谱可见光波段在所有波段中使我们最熟悉的，因此，这一波段的成像应用远远超过其他波段应用领域。红外波段常与可见光相结合成像。下面将讨论涉及光显微镜方法、遥感、天文学，工业和法律实施等方面应用。

下图是光显微镜技术得到的图像，这些例子涵盖了从制药到材料特征的范围等。

可见光的另一个主要应用领域就是遥感，遥感通常包括可见光和红外波段范围的一些波段。

下表为NASA是我Landsat卫星中的主要波段。

为了阐述这类多光谱成像的基本性能，下图为上表中的每个频谱波段显示一幅图像。成像区域四美国华盛顿特区，包括建筑物。道路、植被和河流等特征。

天气预报也是卫星多光谱成像的主要应用领域，例如下图是卫星拍摄在可见光及红外波段使用传感器拍摄的飓风图像。

可见光谱的一个主要成像领域是生产产品的自动视觉检测。如在工业应用中，检测某控制板丢失的零部件，如果使用人工筛选，费时费力。用机器筛选将大大节省生产成本，提高生产效率。

1666年，牛顿发现，当一束太阳光通过一个玻璃棱镜时，显示的光束不再是白光，而是由一端为紫色而另一端为红色的连续色谱组成。如下图所示，我们能感受到的可见光的光谱范围只占电磁波的一小部分。

电磁波谱可用波长、频率和能量来描述。波长 $\lambda$ 和频率的关系如下式所示：

$\lambda = \frac{c}{v}$

其中，c是光速( $3.0 \times {10^8}$ m/s)

4.1 可见光波长范围

光是一种特殊的电磁辐射，它可以被人眼感知。可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400～760nm之间，但还有一些人能够感知到波长大约在380～780nm之间的电磁波。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。下表是可见光的各个颜色的波长范围。

颜色	波长范围
红	770～622nm
橙	622～597nm
黄	597～577nm
绿	577～492nm
蓝、靛	492～455nm
紫	455～350nm

4.2 可见光的特性

通过研究发现色光还具有下列特性：

1）互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白光。同理，青光和红光混合得到的也是白光。

2）颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光，甚至可以从次近邻的两种单色光混合复制出来。如黄光和红光混合得到橙光。较为典型的是红光和绿光混合成为黄光。

3）如果在颜色环上选择三种独立的单色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三基色光。光学中的三基色为红、绿、蓝。这里应注意，颜料的三原色为青，品红，黄。但是，三原色的选择完全是任意的。

4）当太阳光照射某物体时，某波长的光被物体吸取了，则物体显示的颜色（反射光）为该色光的补色。如太阳光照射到物体上，若物体吸取了波长为400 ～435nm的紫光，则物体呈现黄绿色。

5 微波波段成像

微波波段成像的典型应用就是雷达。成像雷达的独特之处是在任何范围和时间内，不考虑空气、周围光照条件的收集数据能力。某些雷达可以穿透云层，在一定条件下还可以穿透植被、冰层和极其干燥的沙漠。成像雷达的工作原理就像一台闪光照相机，它自己提供照明（微波脉冲）去照亮地面上的一个区域，并得到一幅快照图像。与照相机镜头不同，雷达使用天线和数字计算机记录图像。在雷达图像中，能看到的只是反射到雷达天线的微波能量。下图是西藏东南方高低不平的星载雷达图像。注意：图像清晰度和袭击未被云层和其它大气条件拒当，通常这些因素在可见光波段会影响图像。