렌즈리스 카메라 기반 고속 이미지 획득 방법이 개시된다. 개시된 방법은, 위상 마스크를 사용하는 렌즈리스 카메라를 이용하여 PSF(Point Spread Function)를 형성하는 단계; 상기 PSF가 중첩된 raw 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 raw 이미지로부터 이미지를 복원하는 단계를 포함하되, 상기 raw 이미지는 상기 PSF의 선형 결합으로 표현되고, 상기 이미지 복원은 미리 알고 있는 상기 PSF의 합성곱을 계산하고 계산된 합성곱과 raw 이미지와의 차이를 비용함수로 설정한 후 오차를 줄여나가는 방향으로 이루어진다. 개시된 방법에 의하면, 렌즈리스 카메라를 이용하여 고성능의 장비를 사용하지 않고 고속으로 영상을 획득할 수 있는 장점이 있다.