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光场成像技术作为一种计算成像技术，结合了传统的光学成像系统的硬件设计和数字图像处理的软件算法，克服了传统的光学成像系统的局限性。但是传统的光场成像只获取了光线的空间信息，并未对光线的光谱信息进行采样。多光谱光场成像系统同时满足了对一维光谱信息以及对四维光场信息（方向和角度）的采集。 本文依次从理论、设计、实验验证与应用四个方面对多光谱光场成像技术进行分析与研究。主要研究内容包括: 第一，从理论上分析了基于多相机阵列的多光谱光场成像技术原理和数理模型，有机的结合了多光谱成像和光场成像理论，并详细研究了基于多相机阵列的多光谱光场图像几何校正以及光谱校正技术。几何校正使得多光谱光场图像处于理想的位置关系，从几何上极大地简化了光场渲染过程中的计算，而光谱校正消除了由传感器引入的光谱误差，提高了多光谱光场的光谱数据准确性。 第二，从理论分析和应用实现的角度，重点研究与设计了基于光谱不变性的特征描述子，同时构造了该多维向量形式的特征描述子的相似度度量函数，有效的解决了图像匹配过程中光谱不一致问题，并提出了双目交叉光谱图像对的立体匹配方法。 第三，从理论分析和应用实现的角度，重点研究与提出了多光谱光场的立体匹配方法。主要设计了基于光谱不变性特征描述子和视角筛选的像素匹配代价函数以及光谱感知聚焦性代价函数两个重要评价指标，同时提出了多光谱光场深度估计框架用于多光谱光场立体匹配。多光谱光场深度估计方法有效地扩展了光场深度估计方法的适用场景，尤其在光谱相关的场景表现出较强的有效性、准确性和鲁棒性。 第四，从理论分析和应用实现的角度，重点研究与提出了多光谱光场的光谱重建方法。主要设计了基于双目交叉光谱立体匹配和多光谱光场立体匹配的像素映射方法，从而完成光谱重建。光谱重建是多光谱光场后续理论计算和实际应用至关重要的步骤，对于利用多光谱光场求解光谱相关的三维重建等问题具有重要的实际价值。 第五，对以上各部分提出的方法分别进行了不同的实验，验证了本文提出的多相机阵列的图像几何校正、交叉光谱立体匹配、多光谱光场立体匹配和多光谱光谱重建方法的有效性、准确性和鲁棒性。利用多光谱光场成像系统采样的多光谱光场数据和重建的五维多光谱光场数据完成了彩色传感器仿真成像和多光谱光场重聚焦渲染。从应用的角度分析了多光谱光场成像系统的有效性、准确性和鲁棒性。