光场成像技术作为一种结合传统光学成像系统与计算机的计算成像技术,其过程包括了对场景的光场信息的采集与对光场信息的处理。相对于传统成像系统的自动对焦技术,光场成像技术可以通过对光学装置采集的光场信息进行计算处理并获得聚焦在任意深度位置的图像,同时还克服了传统成像系统的其它局限。本文从光场成像的原理出发,对光场成像系统进行了理论分析,并利用几何光学的方法,对光场成像系统进行了仿真,在光学平台上搭建了对应的成像系统。另外,文章对改进的光场成像系统—聚焦型光场成像系统进行了理论介绍和实验验证,通过计算处理实现了图像的再现。最后,文章针对光场成像系统方向分辨率与宏像素的关系进行了讨论,对光场成像系统的像素利用率进行了分析和改进,有效提高了系统的像素利用率。以下是文章的主要研究内容:1.从透镜成像出发,对如何获取物体的空间信息进行了说明,对基于微透镜阵列的光场成像原理进行了理论分析和介绍,主要包括光场的参数化表示、光场的采集、光场的记录以及成像,给出了聚焦在任意平面的成像公式。2.对物体通过光场成像系统的成像位置进行了理论推导和计算,通过构建三维物体和对光场成像系统的成像过程进行仿真,获得了构建的三维物体的光场数据;同时,基于光路可逆的原理对光场数据进行了逆向计算和仿真,实现了物体在特定深度平面上的再现。搭建了基于微透镜阵列的光场成像系统的光路,并获得了实验物体的光场信息。3.对聚焦型光场成像系统进行了理论分析,通过对光场成像系统的结构进行调整,获得了实验所需的光路,通过对微透镜阵列放置在不同位置的情况下采集到的数据进行处理,实现了聚焦在不同位置上的图像再现。4.对在主透镜前采用圆形孔径光阑时成像传感器的像素的利用率进行了分析,提出了几种针对于提高像素利用率的优化方案,并分别进行了分析。最终提出在主透镜前方位置使用正方形光阑的方法并进行了实验,得出了采用该方案可以有效提高像素利用率的结论。