20世纪80年代,多光谱成像技术兴起,得到世界各国的重视和广泛研究,多光谱图像能够分析图像各个光谱波段的丰富信息,而且逐渐发展为研究各个光谱波段之间的连续性和相关性,即高光谱成像技术。高光谱成像技术提取图像每个像元的精细光谱,使人们更好的认识事物,经过深入的研究和发展广泛的应用在军事、工业、农业各个领域。光谱成像系统解决了普通相机难于获取光谱信息的难题,光谱成像系统的研究历经几十载,但由于对光谱分辨率的精度及光谱信噪比的要求日渐提高,系统在元件成本、光学性能、数据存储容量、降低冗余度等方面的难度也不断提高。本文首先围绕一种基于棱镜掩膜式的高光谱视频成像系统展开研究,该系统由两路光路组成,一路直接捕获场景经过下采样后的光谱数据,一路捕获场景完整的彩色空间信息。系统光谱分辨率、光通量及空间分辨率是研究高光谱成像系统性能的重要指标,在此基础上提出符合该系统的光谱信噪比理论模型,并通过实验分析增加光通量能够提高系统光谱信噪比。由于该系统采用固定采样点的掩膜板进行采样,限制了其在自适应采样、降低数据量等方面的研究与应用。本文在已有的多光谱视频成像系统上,引进空间光调制器(SLM),即基于SLM的高光谱成像系统,针对场景的不同特点,对其进行采样。本文提出纹理自适应采样方法,在不影响光谱数据重建准确率的情况下,减少相机拍摄得到的数据量,并通过实验分析方法的可行性。最后通过搭建基于空间光调制器的光谱视频成像系统,对其进行简单的介绍,并针对该系统建立数学模型,将压缩感知理论引进该系统。