散射成像技术因具备透过生物组织等散射介质后清晰成像的能力而受到广泛关注。近年来，基于散斑自相关的成像方法以其非接触、无需先验信息且能够单帧成像的特点得到迅速发展。然而，散斑自相关成像受光学记忆效应的限制。当多个目标之间的距离在记忆效应范围之外时，基于散斑自相关的成像方法会导致目标自相关信息在相关域发生混叠，导致成像严重退化。文中在光学记忆效应及散斑自相关成像基本原理的基础上，首先介绍了基于散斑自相关和与散斑相关成像有关的其他散射成像技术。接着介绍了拓展光学记忆效应的主要技术及相关应用。最后总结了基于散斑相关的宽视场成像技术目前存在的问题，并对未来的发展应用进行了展望。

传统的光学成像技术受限于信息获取和处理方式，只能对视域范围内的目标进行成像。伴随着新型成像设备和高性能计算方法的发展，集光学成像、计算技术和图像处理于一体的非视域成像技术（none-line-of-sight，NLOS）使超越视域范围成像成为可能。文中依据成像机理的差异，将现有非视域成像技术分为三类：基于相干信息的方法、基于二维强度信息的方法和基于光子飞行时间的方法，详细分析了不同成像方法的原理及实现。同时将基于光子飞行时间的方法作为综述重点，在包含多类型目标和室内外场景的公共数据集中，定量比较了代表性方法的成像性能，并进一步设计搭建了阵列式非共焦瞬态成像装置，单曝光采集了真实场景中的非共焦瞬态图像，分析了典型非共焦成像方法在该成像架构下的重建能力。最后讨论了非视域成像技术的未来发展方向并展望了其应用前景。

光在透过散射介质后发生散射现象,在成像系统焦平面形成无序的随机散斑图像,因此人们无法直接观测到隐藏在散射介质后的目标的图像信息与光谱信息。利用基于光学记忆效应的散斑相关成像技术,可以实现透过散射介质的目标重建,但当前研究主要针对单波段照明条件下的图像信息恢复,而目标的光谱信息在成像过程中易丢失。提出采用快照式微滤光片阵列多光谱探测器进行多光谱散射成像的方案,通过实验得到宽谱氙灯光源照明条件下的穿透散射介质成像结果。提出了基于光学记忆效应的穿透散射介质目标多光谱信息重构方法,实现了对隐藏在散射介质之后的目标多光谱信息的探测成像。针对多光谱探测器所造成的成像质量差的问题,提出了利用自相关预处理方法提升穿透散射介质多光谱成像质量的方法。

根据透明介质的光学折射特性，分析了内标法的测量误差，提出了一种激光散斑干涉测量液体折射率的改进方法，设计了一种由完全相同的两个长方体槽组成的双槽结构，其中一槽装有待测透明液体，并以此搭建了一套像面散斑光学测量系统，双槽结构则置于成像透镜和CCD相机之间。首先调节双槽至平行且垂直于光轴放置，利用CCD相机采集一张散斑图，接着调节双槽的夹角使其左右对称地偏转微小角度放置，此时再采集一张散斑图，然后采用数字散斑相关方法进行处理得到变化前后的散斑面内偏移量，最后理论计算出透明液体的折射率。利用这一方法测量了水和乙醇的折射率，并与内标法相比较，结果表明改进方法具有误差小、精度高的特点。

提出一种使用卷积神经网络从单帧复合图像中获得高质量绝对相位的方法。所提方法使用的复合图像为嵌入散斑的条纹图像,卷积神经网络包括两个子网络,分别利用复合图像中的条纹模式分量和散斑模式分量完成包裹相位的求解及展开。所提方法在相位展开的过程中使用预拍摄的平板复合图像及其条纹阶次作为辅助信息,从而保证相位展开的准确性。实验结果表明,所提方法可以利用单帧复合图像最大限度地减少投影图片的数量,能够获得较高精度的绝对相位,为实现高精度动态场景下的三维测量提供一种可行性的解决方案。

为实现工业生产中光纤传像材料的微纳米尺度形变监测,基于数字散斑相关理论提出了一种测量离面位移的新方法。运用数字散斑相关算法测得材料变形前后两幅图像之间的面内位移,然后根据楔面化模型即可得到光纤传像材料在显微镜下的离面位移场。介绍了离面位移提取算法的原理,并基于球面化理论对光纤传像材料离面位移测量进行了计算机模拟和实验测试,模拟结果与实验结果均表明该方法可以由二维图像中直观的面内位移直接提取离面位移,可以完成光纤传像材料的实时形变测量。该方法的优点为实验装置十分简单,只需要一部工业相机拍摄显微镜下两幅图像即可完成测量,提取离面位移时无需转换到频域和相位解包操作,适合于动态测量。