本发明公开了一种基于宏像素分割的单像素多光谱成像方法及装置。该方法对待测光谱立方体进行宏像素分割和波长‑位置编码，以在一次二维采样过程中实现对三维光谱立方体的采样。本发明进一步设计了一种单像素多光谱成像装置，将预设的二维编码加载到空间光调制器上，用于产生结构光照明；使用特定阵列滤波片对照明光场进行宏像素分割和波长‑位置编码；用单点探测器对经被测场景作用后的光场强度值进行探测；根据一维强度测量值，用重构算法对待测场景的二维空间信息、光谱信息进行重构，从而还原得到多光谱成像结果。该方法光路简单，采样速度快，且能通过对阵列滤波片的设计选取合适波段及波段数目，能实现快速、有效的单像素多光谱成像。