随着时代的发展,人们早已不满足于仅仅将眼睛所观察到的事物记录下来,而是希望能够获得事物在现实生活中所隐藏的更多信息,多光谱成像技术正是这样一种能够展示事物信息更加丰富的成像技术,是一种将光谱分析和图像分析相结合的成像技术,通过获取目标物体在不同谱段的图像信息,形成一组兼具光谱信息和图像信息的三维图像数据。本文所研究的强度关联多光谱成像技术将多光谱成像技术、关联成像技术以及压缩感知理论相结合,是一种全新的光谱成像模式,具有能量利用率高,信息获取效率快,单次曝光获取三维“数据立方体”信息等优点。本文基于强度关联多光谱成像原理样机实验平台,开展了强度关联多光谱成像研究,重点对强度关联多光谱成像原理样机的工作模式进行了详细研究。具体内容如下:(1)对关联成像技术、压缩感知理论以及强度关联多光谱成像技术做了简要的介绍,并详细阐述了关联成像技术、压缩感知理论和强度关联多光谱成像技术的发展现状。(2)对强度关联多光谱成像基本概念和基本原理进行归纳总结,搭建了强度关联多光谱成像原理样机实验平台和标定系统,并对强度关联多光谱成像原理样机实验平台进行外场实验,实现凝视型光谱成像和推扫式光谱成像,验证了该原理样机对复杂自然目标成像的能力。(3)开展准单色强度关联成像和强度关联多光谱成像的实验研究,主要介绍将基于Landweber正则化和指导滤波的联合迭代方法应用到多光谱成像领域,分析对其成像质量的影响。通过数值仿真对比全变差低秩(TV＿rank)联合重建方法和联合迭代方法的图像重构结果,分析了不同采样率和不同信噪比情况下两种方法对重构质量的提升幅度及变化趋势,并通过实验验证了联合迭代方法应用到多光谱成像的可行性。(4)开展强度关联多光谱成像工作模式研究,为解决相对运动造成探测灵敏度受限,导致信噪比降低的问题,提出了一种基于探测信号叠加的推扫模式强度关联多光谱成像方案。该方案一次探测能获得一帧面视场光谱图像,利用前后帧图像视场重叠进行多帧图像探测信号对准叠加来提高信噪比,数值仿真和实验验证了该方案对提高信噪比的有效性,并表明该方案能有效提高弱探测信号强度的信噪比。