鉴于传统被动光谱成像中光谱数据依赖于照明光源光谱特征的局限性,以及主动光谱成像在直接获取目标反射率数据方面的技术优势,本文在对主动照明光源的原理和发展进行深入研究的基础上,提出了光谱可编程光源的设计理念,即设计一种输出光谱可由软件编程控制的照明光源,并使其具有快速、精确、可模拟任意光谱波形的能力。围绕这一理念,本文主要完成了以下工作：首先,提出和完善了光谱可编程光源的设计原理,尤其对光谱分光机制和光谱调制方法进行了详细的理论分析和计算,确定了系统每个模块的技术参数,完成了整个光源系统硬件平台的搭建工作。其次,开发了基于LabVIEW的软件控制平台,并基于此平台对光谱波长、幅度进行标定,同时提出了基于查找表和反馈调节的光谱幅度调制方法,相比于线性调制有效提高了输出光谱精度。最后,针对该可编程光源的应用进行研究,通过完成主动哈达码变换光谱成像实验,验证了其多通道与高通量的性能优势；基于线性有限维模型完成了光谱反射率重建实验,获得了较高精度的反射率数据；建立了基于该可编程光源的颜色测量模型,通过快速三刺激值成像实验完成目标颜色测量,测量误差很小。经过充分的理论分析、实验探究和应用拓展,本文设计的光谱可编程光源已经具备了良好的使用性能和广阔的应用前景。