由此，发展出了单镜头配合多图像传感器和单图像传感器配合多镜头的工作方 式。例如分光棱镜式多光谱成像系统和半透半反式多光谱成像系统[15][16]。单镜头的光 线分光元件分为多束光，然后到达多个图像传感器，同时获取目标不同波段的光谱图 像。分光棱镜式多光谱成像系统提出了棱镜分光和窄带滤波器配合的方案。棱镜作为 色散元件，将通过棱镜的入射光按频率分散开来，成像在不同位置上。分光棱镜将光 分为不同频率的几个独立光束，透镜组装配成二维成像阵列，然后在 CCD 上得到不 同谱段的图像。半透半反式多光谱成像装置设计原理如下图 1.2 所示，系统由前物镜 组、反射镜组和后物镜组组成。来自物体的光通过透镜和半透明反射镜氛围四部分光， 然后四部分光分别通过四个窄带滤波器，由面阵 CCD 接受光信号成像。虽然能够同 时获得目标的多个谱段图像，但这种多图像传感器的系统体积仍然很大，不易微型化， 而且对结构精度要求很高。

图 1.2 半透半反式多光谱成像系统结构图

3 光场成像理论

1936 年，Gershun 提出光场的概念，定义为空间内光辐射在各个位置向各个方向 的传播。他指出，到达空间不同点的光辐射量遵循连续变化，能通过几何分析进而使 用积分的方法来计算像面上不同位置的光辐射量[17]。20 世纪六七十年代，Okoshi、 Dudnikov 等学者对 IP 技术不断进行改进，自此微透镜阵列在成像方面的作用得以凸 显出来[17]。1995 年，Berthon 在透镜孔径光阑上放置彩色滤光片，同时在焦面上放置 微透镜阵列，成功获得了彩色图像[6]。

1996 年，Marc Levoy、Pat Hanrahan、Grzeszczuk 等人引入四维光场理论。假设 沿一条光线的辐射是恒定不变的， 所谓光场就是自由空间光线辐射的四维函数 L=L(u,v,s,t)，其中输入坐标是用 u，v，s，t 表示的自由空间光线，输出的是 RGB 矢 量近似的辐射亮度[18]。

2005 年，Ren Ng、Marc Levoy 等提出了光场相机的一个代表——plenoptic 照相 机。它的基本光学配置为一个摄影主镜头，一个微透镜阵列以及一个像素间隔比较小 的图像传感器。目标经过主镜头成像聚焦在微透镜阵列平面上。位于主镜头像平面上 的微透镜阵列将光线按照不同方向的视场角分散在传感器上，得到一个聚焦在主镜头 光阑上的图像