基于微镜阵列的光场成像作为一种三维成像模式,迄今为止已诞生多种结构形态。目前工业界最新的光场相机,通过配置多焦距定焦微镜阵列构成。不同焦距的微镜结构,负责对不同物空间深度处的目标执行清晰成像,达到扩展景深和解析深度目的,其三维成像效能仍极有限且难以与目前成熟的平面成像模式兼容。液晶微镜阵列作为一种可替代定焦微镜执行电控调焦的微纳控光器件,可用于执行光场成像从而展现更大的景深和独特的层析化物空间能力,并显示出可兼容平面成像模式的强光场成像效能。本文在提高液晶微镜光能利用率基础上,通过构建液晶基光场相机,提高光场图像处理效能以及利用液晶微镜高效控光,对复杂背景环境中的多目标体系开展自动对焦等问题展开深入研究。主要内容如下:首先设计了一种六边形密排布液晶微镜阵列。基于向列相液晶的优良电光特性以及连续体弹性理论,对图案电极驱控下的液晶层使用张弛法和有限差分法进行仿真模拟。对不同厚度液晶、不同场强作用下的液晶分子其指向矢以及液晶盒内的传输光波相位延迟情况等进行分析评估。利用常规紫外光刻、湿法蚀刻等工艺,制作铝图案电极液晶微镜器件。基于六边形密排布液晶微镜阵,给出了液晶基光场相机的设计参数体系。较常规的圆形/正方形排布电控液晶微镜阵,其光能和像素利用率提高约15%。然后提出了六边形密排布光场图像标定法和视差检测法。通过分析液晶基光场成像原理系统光路情况,给出了光场原始图像的三维空间映射关系,获得了渲染图像与光场原始图像间的坐标投影关系,建立了基于目标平面的光场图像渲染法。较现有基于子图像拼接的光场成像法,可有效消除子孔径边缘错位,显著提高图像清晰度和平滑度。所实现的图像处理法具有实时性高,单帧图像处理耗时在毫秒/亚毫秒级等特点。最后针对多目标体系和复杂环境下,液晶基光场成像中存在驱控动信号不匹配问题,给出了一种被动式的物空间层析化成像自动对焦法。通过实验统计了图像视差和液晶驱控信号关联特征,标定了视差检测结果和液晶微镜阵列对焦信号间的映射关系。基于所建立的光场三维检测被动式对焦法,可自动实现液晶微镜驱控信号调节。根据所获得的三维光场图像处理法和层析化成像对焦特性,提出了液晶基光场成像的嵌入式异构计算集成化发展思路。