遥感器所获取的地面反射或发射光谱信号是以像元为单位记录的。它是像元所对应的地表物质光谱信号的综合。受传感器分辨率的影响，图像中每个像元所对应的地表，往往包含不同的覆盖类型，他们有着不同的光谱响应特征。而每一个像元则仅用一个信号记录这些“异质”成分。若该像元仅包含一种类型，则称为纯像元（pure pixel），它所记录的正是该类型的光谱响应特征或光谱信号；若该像元包含不止一种土地覆盖类型，则形成混合像元（mixed pixel）。混合像元记录的是所对应的不同土地覆盖类型光谱响应特征的综合。由于遥感器的空间分辨力限制以及自然界地物的复杂多样性，混合像元普遍存在于遥感影像中，如野外测得的植物光谱多为植物及其下垫面土壤的混合光谱（往往还包含阴影），即使裸露的地表（无植被或少植被覆盖）也是不同类型土壤、矿物质等混合的光谱。

从理论上讲，混合光谱的形成主要有三个原因：单一成分物质的光谱、几何结构及在像元中的分布，大气传输过程中的混合效应，遥感仪器本身的混合效应。其中后两项为非线性效应，大气的影响可以通过大气纠正加以部分克服，仪器的影响可以通过仪器的校准、定标加以部分克服。