本发明提供一种对偶编码压缩高光谱成像的装置，包括：目镜，对场景高光谱信号进行汇聚成像；空间光调制器，用于对高光谱信号进行空间调制；衍射光栅，用于对调制后的高光谱信号进行色散得到空间编码的色散光谱；光谱调制器，用于实现高光谱信号的光谱调制；带通滤波片，用于过滤掉不需要谱段的光谱；CCD传感器，用于记录并存储图像。根据本发明实施例的装置，利用在单曝光时间内协同变化空间光调制器和光谱调制器的图案以实现对偶编码三维高光谱数据编码到二维的传感器所采集到的图像，通过设计不同的光调制函数并应用相对应的重构算法来实现多种不同的采集模式，包括可编程空变滤波器，多路复用高光谱成像以及高分辨率的压缩高光谱成像。