光波传输过程中,在透过牛奶、毛玻璃、生物组织或者在白色涂料表面反射时,光在介质表面及介质内部的多次散射导致传统光学成像系统难以有效探测散射介质后方的目标。针对这一难点,近年来已经提出了自适应光学、波前调制、图像重建及散斑相关等成像技术来解决透过散射介质成像的问题。然而,这些方法都致力于实现对散射介质后某一物面上的静态目标成像,对于散射介质后一定景深范围内的目标成像及对散射介质后运动目标跟踪定位的问题还少有涉及。本文围绕这一课题展开研究,具体研究内容包括散斑图样的起源和特性、散斑相关成像系统的景深延拓及透过散射介质的运动目标跟踪。由于全文涉及到散斑图样的概念,为了对其有更深入的了解,在介绍散斑图样的定义及形成原因后,详细推导了散斑图样在水平方向和深度方向上的相关函数并绘制了相应的相关函数曲线,得到了散斑图样的横向相关宽度及纵向相关深度。在此基础上,讨论了不同方向的入射光经过散射介质后所形成散斑图样的角相关函数,从而引出了散射介质的光学记忆效应特性。利用散射介质的光学记忆效应特性,构建了散斑相关成像模型,并通过数值仿真和实验对该成像模型的正确性进行了验证,实现了透过散射介质的实时、非侵入式成像。由于散射介质的轴向记忆效应,散斑相关成像系统的景深有限。本文利用光学记忆效应范围内散斑相关成像系统可看作具有空间不变点扩散函数的线性成像系统的特点,通过测量散斑相关成像系统的点扩散函数,用逆卷积成像技术对散斑相关成像系统的景深进行扩展,实现了透过散射介质的大景深成像。最后,提出对散射介质后的运动目标进行实时跟踪的新方法。该方法利用散斑图样的互相关运算对平面2D运动目标进行跟踪,通过成像系统放大率的变化对纵向运动目标进行定位。通过数值仿真和实验验证了这一运动目标跟踪方法的有效性,实验结果表明,本文所述运动目标跟踪方法可以实现透过散射介质的高精度运动目标跟踪。基于散射的大景深光学成像与运动目标跟踪技术的研究扩展了散射成像系统的景深,并解决了对散射介质后运动目标跟踪定位的问题,拓展了散射成像的应用领域。