一种被称为“鬼”成像的新型成像技术,具有抗大气湍流、非视域性等特点,近些年被学术界广泛关注。为什么称其为“鬼”成像呢?是因为相较于传统的成像技术,这种成像技术实现了物像分离——明明包含目标物体信息的信号光路没有出现物体信息,而对闲置光路与信号光路做关联计算后,竟呈现出了目标物体信息,因而也被叫做关联成像。2004年,一种将采样与压缩相结合的图像采样技术,进入人们视野——压缩感知算法。该算法打破了信号采样的限制,以“边采样边压缩”的方式进行采样。目前,该理论最著名成果是Rice大学研发的单像素相机。这为关联成像简化实验光路提供了新思路的同时,也大大的降低了图像的采样率。至此,单像素成像技术应运而生。该技术分为主动式和被动式两种。本文构建了基于LED被动式单像素成像系统,并将该系统与光谱学相结合,完成了基于LED白光光谱的单像素成像。在构建被动式单像素成像系统时,将该系统大致分为光路调制模块、数据采集模块和信号重构模块。在光路调制模块中,以数字微镜器件（DMD）为主要实验仪器,并将经Haar小波变换后的哈达玛矩阵设置为测量矩阵。在相同实验条件下,证明出该测量矩阵比传统哈达玛矩阵和随机二值矩阵重构出的图像质量都要好,并且采样率低。在数据采集模块中,我们使用了自由空间偏压探测器、台式光电二极管放大器以及USB数据采集卡。实验证明该采集模块比仅使用以CCD相机为主的采集模块的采集频率提升了三个数量级。在信号重构模块中,我们在基于全变分正则化重建算法的。通过对比使用该算法与关联算法在重构图像的结构相似度、信噪比以及均方误差的变化趋势,得到在上述成像系统中用该算法恢复图像质量优于关联算法的结论。综上所述,得到一个能高速进行数据采集且采样率低的单像素成像系统。最后,将该单像素成像系统与光谱学相结合,使普通的二维关联成像得到三维数据,即二维空间坐标和一维光谱坐标。这将实现在特定的光谱特征对比下,对地观测时可以抗大气湍流的成像,在海洋、军事、农业等应用前景广泛。