本发明是一种快照式高通量的光谱成像方法和光谱成像仪，实现画幅式拍照。光谱仪包括线性渐变滤光片阵列和光场成像机构，光场成像机构包括主镜、微透镜阵列和探测器。滤光片阵列在主镜镜片之间的孔径光阑处，滤光片阵列由若干等宽的滤光片间隙排列组成，滤光片为光谱连续的线性渐变滤光带。微透镜阵列在前置光学成像系统的成像面，探测器在微透镜阵列的焦平面上。光谱成像方法将目标发射或反射的不同方向光经主镜和滤光片阵列调制后，成像于某个微透镜上，经该微透镜将光分散到探测器的像元上形成子图像，最终获得的三维光谱图像数据。本发明实现了一次拍照就获取目标的完整光谱图像信息，可应用于快速变化或移动目标的监测与追踪中。