光谱探测能够反映光线在不同波长的响应,如同发现不同物质的光学"基因",揭示目标的本质物理属性,突破复杂环境、光照变化的干扰,有效提升目标探测的准确性,因此被广泛运用于材质识别、精细农业、环境监测、生命科学、安防刑侦等诸多领域。传统光谱探测技术局限于静态对象的特殊环境,如何实现光谱的实时动态成像,研制光谱视频探测装置一直是核心难点,成为制约传统光谱探测装置无法探测、识别、跟踪动态对象的瓶颈问题。同时,如何研制体积小、成本低、易用性强的量大面广的普适性光谱探测仪器,满足大规模生产和多产业推广需求,一直是产业界的迫切需求。本文围绕如何搭建小型化光谱视频成像系统、如何提升光谱视频重建质量、如何快速去除光谱视频中的泊松噪声展开研究,主要工作和创新点如下:1.本文研制了一套移动化光谱视频相机,能够实现高空间分辨率(2048×1536),高光谱分辨率(400-1000nm,140个通道)光谱视频(15fps)实时采集,相机的核心技术指标-空间分辨率达百万像素,优于美国CASSI视频光谱相机一个数量级;并且具备体积小(10mm×190mm×40mm)、重量轻(1.3kg)、成本低等优势;2.本文提出了一种混合相机式编码光圈光谱重建方法。相比于传统的编码光圈光谱重建方法,通过在系统中增加全色光路,引入全色信息优化空间和光谱维度特征细节,显著提升了光谱重建的精度和时间效率。并且研制了配套的软件系统;3.本文提出了一种投影滤波式快速光谱去噪方法。本方法通过研究泊松噪声的数学模型,充分利用光谱数据各通道间的结构相似性,将高维噪声数据投影生成二维参考图像,使用导向滤波依次对每个波段图像进行降噪。达到快速高性能光谱视频去噪效果。