近年来,学术界涌现出诸多以编码光圈快照成像仪为首的计算光谱成像系统设计。其中基于压缩感知理论的双相机光谱成像系统,因其在保持了光谱仪快照特性的前提下,依旧能够大幅提升光谱场景重构质量的特性,获得了业界的广泛认可。本文依据双相机光谱成像系统的理论成果,探索出一套将该方案在工程上集成化、紧凑化的实现方案。论文的主要工作包括:1.提出了三种针对紧凑型系统的分光系统设计方案。三种设计方案分别使用了双胶合透镜组、广口中继镜与工业镜头组作为分光系统的光路承载元件。设计方案综合考量了分光系统中分束器的选型与特性,通过采用不同的光路承载元件,使得分光系统在实现分光功能的基础上也可以实现后镜头光路的延长,从而为系统的紧凑化实现提供了操作空间。经实验对比,基于镜头组的分光系统设计在三者之间具有更优秀的系统稳定性与更高的成像质量。2.提出了一套紧凑型的系统的实现方案。整体实现方案包括了系统重要元件选型与设计、系统的装调标定和重构算法的选择。本文首先对系统的需求参数进行了设定,在基于透镜组的分光系统的基础上,实现了系统后端成像系统的设计与搭建,并使用GPU加速的交替方向乘子算法替代原先的算法。经实验对比,本文提出的紧凑型系统相对于未集成的双相机光谱成像系统,在成像质量相当的条件下,可以实现对系统的高度集成化。