集成成像系统作为目前应用前景非常好的三维成像技术,可以形成全视差、全彩色的三维图像。不仅其系统结构简单,且无需佩戴光学辅助设备观看三维图像。然而,基于微透镜阵列的经典集成成像系统,三维重构的图像品质比较低,严重制约着集成成像系统的广泛应用。针对此问题,本论文提出了两种在集成成像系统中改善三维重构图像品质的方法：一种是改善远距离物体三维重构图像品质的方法,另一种是改善近距离物体三维重构图像品质的方法。对于距离远的三维物体而言,获取的光场信息由于光的散射和衰减导致信息的采样率下降。为解决上述问题,本文提出了一种在合成孔径集成成像系统中提高三维重构图像品质的方法,这种方法利用平面凹透镜使空间中的三维物体生成正立、缩小虚像的特性,达到提高三维重构图像品质的目标。本文中针对远距离物体采取虚像成像的方法,不仅有效的提高了空间采样率,而且大幅度缩减了三维图像的重构距离和运算时间。本文提出的系统以远距离处的建筑物为目标进行了光学采集和三维重构实验。实验结果证明,在合成孔径集成成像系统中使用平面凹透镜可以明显提高空间采样率并缩短三维图像的重构距离,可有效改善远距离物体的三维重构图像品质。对于近距离的三维物体而言,由于集成成像中有限的微透镜个数和过小的微透镜尺寸会严重限制对光场信息的采样率,加上微透镜的孔径效应导致光的散射和衍射,导致了采集的元素图像分辨率非常低。为利用有限大小的微透镜阵列提高光场信息的采样率,本文提出了一种使用镜面反射的原理增加微透镜个数的方法,这种方法通过平面镜反射有效提高微透镜的个数,从而达到提高光场信息的采样率,实现改善三维重构图像品质的目的。本文提出的方法不仅可以提高近距离物体三维重构的图像品质,还可以有效的增大视角范围。本文提出的系统结构以近距离三维物体为目标进行了光学采集和三维重构实验。实验结果证明,在有限的微透镜个数的条件下,利用平面镜能够获取更多的光场信息,可有效地提高近距离物体三维重构图像的图像品质。