本发明公开了一种基于像素级光谱分光探测器的三维温度场测量系统和方法，所述系统包括光场相机和数据处理模块，光场相机用于获得目标三维物体上所有物点不同方向的光场图像数据，数据处理模块用于根据光场图像数据获得目标三维物体的三维温度场真实温度，其中，光场相机包括依次设置的光阑、主透镜、微透镜阵列和像素级光谱分光探测器，像素级光谱分光探测器包括相互紧贴设置的滤波片阵列和探测器像素阵列，其中，滤波片阵列位于微透镜阵列与探测器像素阵列之间，滤波片阵列包括具有不同波长的多个光谱滤波片。该三维温度场测量系统和方法一次拍摄即可获得目标三维物体的多光谱信息，系统结构简单且数据采样方便。
