关联成像或称鬼成像,近年来获得了广泛的关注,并取得了长足的发展。作为一种非定域成像方式,与传统线性光学成像相比,关联成像具有一系列优点和特色,如强抗噪声能力,突破传统衍射极限,低于Nyquist采样极限成像,弱光成像等等。由于其巨大的应用潜力,对关联成像的研究已经逐渐从基础机制研究转移到其实际应用的探讨,在诸如遥感成像,生物医学成像,光学加密等领域均取得了突破性的进展。其中,对目标三维信息的获取在许多领域均具有重大的应用。因此,三维关联成像技术的研究尤为引人注目。本文着重研究三维关联成像中的关键技术,以及探讨新的三维关联成像方法,主要包括以下几个方面:1)分析三维关联成像在近远场条件下的不同成像机制和实现方式。在近场条件下,三维关联成像主要利用热光散斑场的三维关联特性获取目标的三维切片图,从而重构三维目标。具体的实现方式有传统热光三维关联成像和预置光源计算式三维关联成像;在远场条件下,三维关联成像主要是利用激光测距原理与关联成像相结合,获取目标的纵向和横向信息,从而恢复三维目标。2)具体分析了远场三维关联成像系统中的关键技术。提出了一套基于数字微镜阵列(DMD)预置光源计算式的远场三维关联成像系统方案,详细介绍了系统的各个模块组成,包括发射模块,大气传输,接收模块,以及采用的成像算法等,并进行了外场系统样机的测试,最终实现了远距离高分辨率三维成像。3)提出并通过实验演示了多种新型三维关联成像技术,包括:?周期衍射三维关联成像。利用周期衍射效应,以简单低成本的方式实现了三维成像,并具有穿透散射介质成像的能力;?双目视差三维关联成像。利用关联算法,改进了双目视差中的图像匹配方式,实现了对平滑表面物体高精度的三维成像;?偏振差分三维关联成像。利用偏振效应,实现了关联成像对目标的分类成像以及背景滤除,并探讨其在三维成像中的应用。这些方案适用于不同的应用场合,进一步拓展了三维关联成像在实际领域中的应用。