为了克服香农-奈奎斯特采样定理对传统成像系统的限制,压缩感知理论作为一种新颖的采样模式被提出。随着对光谱成像分辨率的更高要求,其所需处理的数据量是传统成像数据量的数倍,现有的设备器件条件越来越无法承担。高光谱成像数据采集中有大量的冗余信息,而谱间具有很强的相关性,这些特点都适合于压缩采样的应用,通过压缩采样,可以解决采集数据量太大的问题。将压缩采样理论引入高光谱成像进行推扫式航天高光谱成像仪设计时,为了进一步降低对系统硬件的需求,主要在编码模板上采用了超分辨的设计,以便实现用较低的数据采集量恢复得到高分辨率的光谱图像,从而改善图谱质量。但是,超分辨编码模板的使用给编码采样矩阵的标定测量带来了困难,可能面临要么标定测量数据量大、要么重构光谱维分辨率低的问题。本文重点通过编码模板推扫式压缩采样光谱成像实验系统研究如何在低分辨率的少量编码模板标定测量数据条件下,实现高分辨率图谱重构。本文的主要工作包括以下几个方面:1.实现了编码模板推扫式压缩采样光谱成像实验系统。搭建了基于编码模板和色散棱镜的压缩采样光谱成像实验系统,其中用于对孔径进行编码的编码模板可实现推扫以改变采样矩阵。完成了对各谱段编码矩阵的标定测量,以及对目标混叠数据的采集,实现了三维数据立方体的重构。2.提出通过光谱标定测量矩阵图的亚像元位移图来扩充压缩采样标定数据,提高光谱维采样率进而改善成像质量的方法,并进行验证。该方法由所获取的编码板的压缩采样矩阵粗标定图像,通过计算成像方法得到其相邻光谱切片的编码采样矩阵,并用于图谱重构来提高系统成像质量的方案,可提高光谱分辨率。根据色散棱镜对光场信息的调制过程,建立完整模型进行仿真,得出当光谱采样间隔较小时,两个相邻谱段的图像的相关性非常高,二者之间仅有一个亚像元位移的区别,因此可以将空间上的差异转换到光谱上。通过对获取的光谱标定压缩采样测量矩阵图做超分辨处理,产生与之有亚像元位移的矩阵图,并将其作为与该标定波段有微小光谱间隔的谱段的测量矩阵图,应用到图谱重构中,得到比仅利用粗标定数据的重构成像质量更好的结果。3.对所提出的图谱质量提升方法进行了实验验证。在标定时,通过推扫编码模板得到多幅与标定压缩采样矩阵有亚像元位移的图像,将这些图像对应的矩阵与标定的矩阵对目标信息进行重构,也得到比仅用标定数据重构更好的图谱结果和更高的压缩比。本文所提出的压缩采样高光谱成像提升方法,可以降低编码模板采样矩阵的光谱标定要求,有助于降低压缩采样光谱成像技术的实现难度,对于推扫式压缩采样高光谱成像技术设备的应用研究有一定的参考价值。