随着成像理论、感光元器件材料的制造技术不断发展,人们开始不满足于仅仅获得视场的三通道伪彩色信息,而更希望获得额外维度的场景信息。光谱采集设备可以获得视场的光谱信息,并且光谱分辨率普遍达到了纳米级别。有别于传统相机只能得到视场上某一点亮度的积分值,本文提出一种基于编码光圈的光谱采集设备,可以得到视场内光亮度值的积分曲线,从而获得不同光谱波段的亮度积分值,从而获得视场的光谱信息。基于编码光圈的快照成像技术结构紧凑,成像速度快,已经成为多光谱成像领域内的一大研究热点。本文针对基于编码光圈的压缩高光谱成像技术进行了深入研究,主要工作如下:首先,本文所述高光谱成像技术是将传统二维成像技术与光谱技术结合,在光谱覆盖范围内数十或数百条光谱波段对视场内物体连续成像,在获得物体空间特征的同时,也获得光谱信息。其次,主要针对于在传感器前放置掩膜的压缩高光谱成像方法,讨论了通过优化掩膜来提高光谱数据重建质量的方法。该方法能够有效提高重建光谱图像的信噪比,改善重建数据的光谱准确率。最后,针对实际成像系统中掩膜离焦造成的模糊对光谱编码的实际影响,分析讨论了掩膜离焦程度对光谱数据重建质量的影响,量化离焦程度与重建数据准确率的关系,并提出一种基于模糊掩膜编码的压缩高光谱成像理论,与不考虑掩膜在实际光学系统中模糊来进行光谱数据重建的质量进行对比分析。