光谱成像技术在使用传感器获取目标图像的同时,也能获取反映目标特点的连续、光滑的光谱曲线,是一种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术。在诸多光谱成像技术中,使用LED主动光照和灰度相机构建的多光谱成像系统,由于其结构简单、成本低等优点,在医疗诊断、物质检测等领域得到了较好的应用。目前的基于LED主动光照的多光谱成像系统大都使用多种不同谱段的窄带LED进行多次光照,并进行相应的多次曝光成像。其中每种LED的光谱分布是一个高斯型的函数,这使得成像光谱的波段数受到LED数量的限制,造成这种方法在光谱维的信息采集能力较差。近年来出现的压缩感知理论,由于其较强的信息感知能力为成像技术带来了新的机遇,基于压缩感知理论的计算成像技术得到了快速发展,例如典型单像素相机、编码孔径快照式光谱成像仪(Coded Aperture Snapshot Spectral Imagers,CASSI)系统等。本文将压缩感知理论应用于LED主动光照的多光谱成像,提出了基于随机宽谱带编码光照的多光谱成像方法。该方法将成像过程分成两个过程,首先对成像场景进行编码混叠采样,然后再利用图像的空间、谱间的稀疏性,通过优化算法重构出图像。在编码混叠采样时,该方法不再使用单个类型LED进行光照采样,而是将几种LED随机编码组合,形成宽带光源,通过较少的曝光次数完成光谱维的混叠采样,光谱仿真实验结果表明,本文方法具有更高的PSNR和光谱精度,相比于窄带LED光照成像,能够采集到更多光谱维信息,重构光谱准确度更高,观测次数更少。为进一步验证本文方法的可行性,我们还构建了硬件系统平台,实验结果验证了该方法的有效性。