随着半导体集成电路技术的飞速发展，高性能、小尺寸、低成本的图像传感器芯片不断推陈出新，极大推动了单孔径成像技术的发展和普及，不过其单一的成像功能也逐渐难以满足互联网和多媒体时代对视觉系统的需求。阵列视觉系统，采用的是类似昆虫复眼的多孔径成像技术，有着不同的结构、原理和成像功能，在自然和科学方面有着独特的意义。目前阵列视觉系统的构建有基于微透镜阵列和相机阵列等方案，不过前者硬件系统简单、成像子单元数量较多，但是分辨率较低;而后者成像分辨率较高，但是硬件系统复杂、成像子单元数量较少。为此本论文正式提出一种密集阵列视觉系统的技术及其系统构建方法，这种技术将非常多的成像子单元集成在一套视觉系统中，包含多种阵列单元的排布形式，在使用时利用电信号控制图像传输系统重构，选择部分成像子单元的图像数据传输到后端采集处理系统中，通过重构特定的成像单元排布来完成相对应的高性能成像功能，具有单元集成度高、系统构建简化、重构精度高和速度快等优点。　　本论文对密集阵列视觉系统的基础理论和系统构建展开了深入的分析和研究，为具体密集阵列视觉系统的设计提供了理论依据和大量的参考设计方法。本论文在理论和应用方面所作的工作主要包括以下几个方面:　　(1)阵列视觉系统的自然科学意义、国内外研究现状和各种高性能成像功能基础理论的概述和总结。并由此提出了密集阵列视觉系统的概念并研究了基本构架系统典型功能的重构理论。在阵列相机系统成像功能基础上，平面型、球面型、带状型的密集阵列视觉系统还可以实现合成孔径与多光谱成像重构、大视场角与高分辨率成像重构、高速成像与双目测距重构等多种综合成像功能。　　(2)密集阵列视觉系统的各种构建技术的研究，包括密集阵列成像系统、可重构图像传输系统、图像采集处理系统三个部分。分立式和集成式阵列成像模组（IAM，Image Array Module）通常作为系统构建单元;基于计算机系统的软件可重构和基于可编程逻辑器件阵列的硬件可重构是可重构图像传输系统的两种技术方案;以处理器或可编程逻辑器件为核心的图像采集处理系统可以用于不同规模密集阵列视觉系统的构建。　　(3)一种小型平面密集阵列视觉系统的具体设计和实现。在本论文中制作了分立式和集成式两种类型的3×3 IAM，并以此为单元扩展成触点阵列封装(LGA，Land Grid Array)的6×6密集阵列成像系统;而由4颗复杂可编程逻辑器件(CPLD)组成的可重构图像传输系统重点研究了其高频高密度时钟互连线的信号完整性仿真和优化;基于单片现场可编程逻辑门阵列(FPGA)采集和USB3.0传输的图像采集处理系统则重点研究了其嵌入式软件设计，可以实现阵列CMOS图像传感器(CIS)的同步和延时触发以及阵列图像的采集和处理。　　(4)这种小型密集阵列视觉系统的测试以及成像功能验证。一方面，通过寄存器同步或延时配置的方法，实现了对各CIS精度达100us的同步或延时触发，设计实现的分立式和集成式IAM可以良好成像，而波形测试则验证了高频时钟的信号完整性和6×6阵列图像传输可重构的功能;另一方面，通过嵌入式软件设计，具体实现了9路任选4路的可重构图像传输功能，以及IAM各单元延时触发采集和插接实现了270fps高速摄像功能，另外3×3 IAM同步触发和采集阵列图像并进行多种算法处理，可以实现如超分辨率重建、三维重建、双目测距、高动态成像等功能，进一步验证了密集阵列视觉系统的可行性。