传统光学成像技术由于记录光线信息维度的缺失,只能实现单个聚焦点景深范围内的清晰成像。光场成像技术解决了传统光学成像技术原理上的缺陷,记录了拍摄景物更多维度的信息,并且能够通过计算机成像技术解决因散焦而模糊不清的物体再聚焦、多目标点聚焦和景物三维重建等问题。不仅如此,基于微透镜阵列的光场成像系统还具有体积小、重量轻、易携带的特点,在实际应用中有非常大的前景和潜力。光场成像技术结合了光学系统的硬件设计和信号处理的软件算法。由于光场成像系统的复杂性及实验条件的限制,性能优秀的光场成像系统在搭建上提出了很高的要求,对各种光场成像系统的数字处理往往难于得到原始数据,不利于对其展开信号处理分析方法的研究。本文从光场成像的理论出发,论证了基于微透镜阵列的光场成像系统在光场采集方面的优势,从理论、模拟和信息处理三个层面着手,分析了基于微透镜阵列的数字光场成像系统的各项性能及参数,并对获取到的四维光场信息处理,得到需要的图像。本文首先在理论上分析了数字光场成像系统的允许景深范围、视场范围、取样步长,为系统的模拟和仿真做了参数上的优化。然后基于MATLAB平台构建了基于微透镜阵列的数字光场成像系统的仿真模型,并验证仿真结果。该仿真模型基于几何光学原理设计,可以为各种类型的基于微透镜阵列的光场成像系统的基本模拟系统。同一拍摄范围内的光场信息是不变的,不同聚焦点图像只是选择成像的孔径平面或成像平面的位置改变了。通过光场的坐标变换,对光场成像计算,就能得到不同聚焦点的清晰图像。本文根据傅里叶切片成像理论对仿真得到的四维光场数据结果处理,实现了任意位置聚焦的效果。