虹膜识别过程主要包括“感”和“知”两大部分，“感”是指通过图像获取设备采集虹膜纹理的数字化信号，“知”是指通过数字信号处理、图像处理技术、计算机视觉、模式识别等方法将数字化的虹膜信息转化成高层语义认知结果，包括身份、性别、年龄、种族等人员属性。“感”是“知”的基础和前提，“感”的方式和内容决定了“知”的研究体系和发展路线。目前制约虹膜识别应用的瓶颈在于虹膜图像获取问题，传统虹膜成像体系需要用户积极配合才能完成虹膜图像的获取，影响了虹膜识别系统的易用性。随着光电成像技术的快速发展，新颖的传感模型、器件和方法层出不穷，为虹膜识别学科乃至计算机视觉和模式识别学科的整体发展提供了新的机遇。本文将先进光场成像技术引入到虹膜成像研究中，试图扩展虹膜成像景深以提高识别系统的易用性。本文从虹膜成像发展、光场成像技术应用等方面的国内外研究现状进行调研，并从光场虹膜获取、光场图像解码、自动重对焦、光场虹膜图像识别以及光场虹膜伪造检测等几个方面进行了研究，其中主要的内容和成果包括:　　(1)将光场成像技术引入到虹膜识别系统中，设计和试制了面向虹膜识别的光场相机，详细的介绍了设计和试制过程中所涉及的问题，包括虹膜成像需求、总体设计、器件选型、安装与调试、性能测试等。针对虹膜成像的特殊性，讨论了光谱响应特性等因素在图像传感器选型中的影响，从光圈匹配角度优化了微透镜阵列设计，全局考量了角度分辨率与空间分辨率的折衷设计。通过性能和功能测试，验证了本文试制的虹膜光场相机不但具备一般光场相机的成像能力，而且能够采集近红外照明下的虹膜图像。　　(2)提出了一种无参考白图像的微透镜光场相机解码方法。光场成像是一种编码成像方式，光场相机采集的原始光场图像必须经过解码才能得到结构化的四维光场数据。现有解码方法都需要参考白图像来完成相机标定和渐晕校正任务，但白图像获取条件苛刻，降低了光场相机易用性。无参考白图像的光场相机解码方法通过检测微透镜子图像间的暗区域实现自我标定，以中心视角子孔径图像灰度分布作为先验来校正渐晕效应。无参考白图像的解码方法能够较高质量的解码原始光场图像，与现有方法取得相近的性能表现，从而有效提升了光场相机易用性和灵活性。　　(3)提出了一种高效自动重对焦方法。为了渲染出对焦清晰的数字重对焦图像，目前的方法通过穷举搜索全部有效深度上的重对焦图像序列，从中挑选出最为清晰的图像，显然这种穷举搜索的渲染方式是非常低效的。本文提出的自动重对焦方法能够高效的自动渲染出对焦在感兴趣目标的重对焦图像，通过建模重对焦点扩展函数(R-PSF)来缩小对焦清晰图像的搜索空间，并利用绝对模糊度评价(ABM)求解最优深度。　　(4)搭建了近红外光照明的光场虹膜成像平台，采用面向工业应用的光场相机采集光场虹膜图像，建立了光场虹膜数据库。以识别性能为参考来对比在相同景深范围中采集的虹膜图像，验证了光场相机相对于普通相机在扩展虹膜成像景深上的优势。同时将本文提出的自动重对焦方法应用于虹膜识别中，利用识别率验证了其有效性和高效性。　　(5)以光场成像技术为基础，初步研究四维光场所包含的空间和角度信息对伪造虹膜的检测能力。先进虹膜成像技术已经具备了远距离采集非配合用户虹膜纹理的能力，大大增加了虹膜信息被窃取和伪造的可能性，对身份认证安全性造成威胁。通过分析两种虹膜伪造手段（高清显示器、打印虹膜图像）产生的光场图像与真实光场虹膜图像的差异，提出了一种基于重对焦图像序列的伪造虹膜检测方法。　　本文以构建光场虹膜识别系统为目的，系统研究面向虹膜识别的光场成像技术，提出了一系列光场虹膜获取、光场虹膜处理以及光场虹膜应用的解决方案。作为对全新虹膜成像体系的探索，本文力图构建完整且系统的光场虹膜成像研究框架，在应用先进成像理论和技术提升虹膜识别系统性能的研究中做出了有益的贡献。