三维光场成像在腹腔镜手术中是一项新兴的技术,它能够通过单个镜头实现三维成像。光场系统三维重建的前提是精确标定,一般光场系统标定严重依赖于系统的光场视差。然而,由于光场腹腔镜的视差远小于传统的光场相机,因此传统光场相机的标定方法难以直接用于光场腹腔镜标定。本文从光场成像模型的角度出发,研究对光场视差依赖性不强的光场系统标定算法,以及影响光场腹腔镜标定精度的光场视差等问题。本文主要工作如下:（1）本文提出一种基于极空间的光场系统标定方法。现有的光场系统标定方法受限于研究者提出的成像模型,标定参数缺乏实际的物理意义,不能很好地指导三维重建。本文针对上述问题,设计了基于极空间的光场系统标定方法。在此方法建立的投影变换模型下推导得到的成像公式在形式上和传统相机标定方法的成像公式相似,均为由尺度因子、内参矩阵、外参矩阵组成的闭合形式。可以通过传统相机标定算法中求解矩阵参数方法和非线性优化方法完成标定。最后,由于极空间标定法的变换矩阵是满秩的,可以通过计算物点的极空间坐标和参数矩阵求解物点三维信息。实验表明,此方法能够在高纹理区域实现效果较好的三维重建。（2）本文分析了光场腹腔镜光学系统色差远大于一般光场系统的结构性原因,并根据色差的特点提出一种解决方法,使得光场腹腔镜系统的色差问题得到很好的改善。本文首先建立一般腹腔镜系统的色差模型,分析了物镜和目镜中色差的表现形式和大小,成功证明目镜会将物镜中的色差放大,给出了目镜色差放大倍数的数学形式;然后借鉴了一般二维图像的色差消除算法中的全局色差消除算法,提出基于子孔径图像到原始二维图像映射的光场系统色差消除算法;最后,设计实验并验证本文提出的色差优化算法对光场腹腔镜图像的色差有较好的消除效果。（3）在前面两个研究内容的基础上,本文提出一种适用于光场腹腔镜系统的三维重建方法,称为基于线特征的标定方法。现有的光场系统标定方法大部分是基于计算光场视差实现的,要求标定特征点有较大的深度变化。光场腹腔镜本身结构的原因决定了其工作深度较小,基于光场视差的标定算法很难适用于光场腹腔镜系统。本文提出的基于线特征的标定方法突破了光场视差的限制,通过两个物点的间距在元素图像和中心子孔径图像中投影的距离比例关系进行标定,不需要大范围的深度变化。此外,本文提出了光场腹腔镜系统三薄透镜模型参数计算和分解的方案,能够标定出系统中和三维重建有关的所有参数。实验表明,本文提出的标定方法在光场腹腔镜系统的标定中取得很好的表现。