有源高光谱成像（HSI）是一种采用人工光源获取样品光谱数据的无损测量方法,被广泛的用于食品安全和生物医学等领域。有源HSI系统基于LED和卤素灯等人工光源进行高光谱成像,光照质量会不可避免的影响样品的高光谱图像数据。因此展开其光源系统的研究以提升照明均匀性、光照稳定性等可以为高质量的高光谱图像数据采集提供基础保证。本研究的目的是基于多波长LED展开用于有源HSI的低成本、照明稳定且均匀的光源系统研究。为实现这些目的,围绕支撑光源系统运行的LED光强交互式控制系统和高光谱光路系统展开设计。1)交互式控制系统在有源HSI中,通常需为光源提供稳定的控制,并允许对其通断、光源光强等工作参数进行调整。为此,本文基于LABVIEW软件、STM32微处理器和压控恒流源设计交互式光源控制系统。首先,基于LABVIEW软件开发STM32微处理器的电压输出程序并设置用户图形界面（GUI）,以提供交互控制的输出电压;其次,基于运算放大器和功率MOS管等设计压控式恒流模块,实现电压到恒流驱动的转换,以为LED提供稳定且可控的驱动电流。2)光路结构为高质量的光谱成像提出两种光路结构以产生均匀光照:球帽光源结构和光管光源结构。对于球帽光源结构,原理上,构建该结构的一维横截面模型,探究球帽结构空间中可能导致照明均匀性退化的最大功率点位置。并基于蒙特卡洛射线追踪法（MCRT）展开结构参数与光照均匀性的关系研究。在实验上,通过激光切割、喷涂等技术制作样机系统,并进行性能测试。结果表明:球帽系统能提供7个2%不均匀性照明的独立波段通道用于光谱成像。此外,还可以通过多个LED组合的方式实现宽光谱照明,成为有源HSI系统的测试光源。为进一步拓展独立波段通道数量和光谱范围,提出第二种导光管结构。对该结构,理论上引入偏转角作为调整光管光照均匀性的参数,并通过拓展Flip-nfold法对其进行解析。在仿真模拟上,基于MCRT分析LED偏转角对系统输出光学效率及光照均匀性的影响。实验上,为无源HSI搭建27个独立的2%不均匀性照明的光管系统。此外,还展示了两个附加的功能,包括:（1）通过光管的拼接增加均匀照明区域;（2）通过优化系统中所有27种LED的工作点以模拟宽光谱光照。