传统成像仅能获取场景的二维信息,丢失了场景的深度信息。光场成像作为一种计算成像,不仅能获取场景的二维信息,还能获取场景的深度信息。目前,光场成像获取深度信息的方法主要有:微透镜阵列、相机阵列等。基于微透镜阵列的光场成像技术,由于结构简单紧凑,最常使用。然而,微透镜阵列的使用以牺牲二维空间分辨率为代价,并且彩色成像的色差严重。本论文提出像面调制傅里叶域采样光场成像技术,以解决现有微透镜阵列光场成像技术所存在的二维空间分辨率下降和色差问题。一方面,对于基于微透镜阵列实现的光场成像存在的空间信息和角度信息相互制约而导致的图像空间分辨率低的问题,本文结合单像素成像技术,对像面调制傅里叶域采样光场成像技术进行研究。该技术通过设置在像面的空间光调制器对光场进行调制,再通过设置在一个透镜后焦面（傅里叶频谱面）的二维阵列探测器采集光场信息。其中,设定二维探测器上的每一像素点（或捆绑多个像素点）为一个单像素探测器,不同位置的单像素探测器根据单像素成像重建算法可以重建出包含不同角度信息的二维图像。同时,根据单像素成像原理,每个单像素探测器所重建的图像的空间分辨率仅由空间光调制器上的调制图案决定,空间光调制器相当于一个虚拟探测器用于采集二维空间图像信息,从而有效解决了空间信息和角度信息相互制约的问题。另一方面,针对彩色光场成像中存在的空间信息、角度信息和颜色信息相互制约的问题和使用微透镜阵列带来的色差问题,本文进一步提出了像面调制傅里叶域采样彩色光场成像技术,并给出了实现该技术的三种方案:红绿蓝三色图案分别调制或者彩色编码的调制图案,使用单色相机拍摄;红绿蓝三色图案同时调制,使用彩色相机拍摄。通过实验证明了所提出的方案能够解决空间信息、角度信息和颜色信息相互制约的问题和使用微透镜阵列带来的色差问题。综上所述,本文结合单像素成像技术,提出了像面调制傅里叶域采样光场成像技术,能够有效解决空间信息、角度信息和颜色信息相互制约的问题和使用微透镜阵列带来的色差问题,实现高分辨率光场成像。同时,由于系统结构相对简单,能够集成为一台便携式光场相机,有望应用在生命科学、工业、军事等领域,具有重要意义。