光束在传播过程中透过烟雾、生物组织等散射介质时,会发生强烈的散射现象,形成无序的光学散斑,导致传统光学系统难以直接探测被散射介质遮掩的目标。因此透过散射介质实现成像恢复便成为了光学成像领域研究的热点问题。本文针对这一热点问题,通过散斑自相关、双谱分析、解卷积技术分别实现了透过散射介质的成像恢复,并在解卷积法基础上实现了对散射成像的多方面拓展应用。从光学散斑概念入手,分析了多重散射现象。基于光学散斑的统计特性,构建了散斑尺寸的数学模型。详细研究了散射成像恢复的理论基础——光学记忆效应,并通过实验验证了其存在。基于散射介质的光学记忆效应,从卷积模型、背景项分析、相位恢复算法等方面研究了散斑自相关成像原理与方法,仿真和实验表明该方法能够重建散射介质后的目标,但是相位恢复算法存在需要多次迭代、重建结果随机等缺点。因此基于双谱分析原理,从相位提取方法、数学处理等方面研究了双谱分析散射成像恢复技术,仿真结果表明该技术无需迭代、重建结果唯一,但是也存在着重建速度慢、不能获得散射系统PSF信息等缺点。因此基于光学记忆效应范围内的散射成像系统可以视作线性系统的特性,采用多种解卷积算法研究了解卷积散射成像技术,仿真和实验结果表明该技术无需迭代且重建效果良好。进一步的,实现了深度分辨、点扩散函数解算及散射介质后运动目标的跟踪重建。针对单个记忆效应范围小的问题,提出了一种对大视场物体不同区域对应散斑独立获取的方法,恢复效果比传统不同区域点扩散函数的去相关性方法更清晰。针对用投影仪直接生成多光谱目标导致恢复效果严重像素化的问题,提出了一种投影不同颜色光在不同目标的多光谱目标生成方法,实验表明该方法比传统直接投影多光谱目标的方法的成像恢复效果要好,且不受投影仪分辨率及目标放缩的限制。