透过散射介质的光学成像是人们长期追求但一直未能真正解决的问题。研究人员提出并发展了各种各样的方法和技术，从最早只利用弹道光的时间门和空间门技术，到后来利用了散射光的波前整形、散射矩阵测量和散斑自相关成像，再到近年热门的深度学习方法。尽管这些方法和技术都经过了毛玻璃、氧化锌薄膜、生物组织切片等薄散射介质的原理性验证，但随着介质厚度增加，所有方法和技术都迅速失效。厚度一直是难以克服的瓶颈。这篇评论归纳对比了散射成像的主要方法和技术，重新审视了经过散射介质波前被完全随机化等主流观点，分析了现有方法和技术无法透过厚散射介质成像的原因，并提出了未来有望真正解决问题的研究方向。

散射成像是光学计算成像领域研究的前沿与热点。散斑自相关成像方法因其简单、快速、无损等特性而备受关注。散斑自相关成像的物理基础是光学记忆效应,数学基础是散斑自相关非相干成像模型,重建质量受散斑自相关的高质量提取与背景有效抑制的直接影响。光传输噪声、外界强背景干扰、探测噪声等的存在,会严重降低散斑自相关的对比度,使其精细结构淹没于背景及干扰噪声中,降低目标重建质量甚至无法实现成像。为增强散斑相关成像的适用性,提升强背景噪声干扰下的成像质量,提出一种背景扣除、双边滤波预处理结合多帧叠加平均的方法来提升目标重建质量,并进行了外场自然环境实验研究。实验结果表明,所提方法可对强背景干扰下的目标进行高质量重建。在此基础上,对于不同谱宽照明和不同距离处的目标,实验验证了方法的有效性,重建质量得到明显改善。研究对散射成像技术的非暗室应用及弱光成像相关应用有一定的借鉴意义。

基于散斑自相关的成像方式是散射成像领域的研究热点,但成像过程中的统计噪声会影响成像结果。利用点扩展函数(PSF)对波长的响应,提出了一种提高二值目标成像质量的方法。因PSF对波长敏感,且不同波长对应的PSF不同,甚至完全不相干。PSF不相干散斑图案的自相关叠加,可以有效抑制自相关中的统计噪声,从而改善重建结果的质量。仿真模拟和实验结果表明,在相同的探测距离和采样面积下,相比于重建失败的单一波长采样,该方法能准确地重建目标。

利用相干或部分相干光被粗糙表面散射产生的散斑现象进行表面粗糙度测量是一类有应用前景的在线测量技术。研究了窄带连续谱光束被随机粗糙表面散射形成的远场散射光场的散斑延长效应和将其应用于表面粗糙度测量的可行性。理论和模拟研究表明: 随着观测点逐渐远离散射光场中心, 散斑延长率越来越大; 在相同的观测位置, 表面的粗糙度越小, 散斑延长率越大。构建以超辐射发光二极管(Superluminescent Diode,SLD)为光源的实验系统, 以散斑延长率衍生的光学粗糙度指标来衡量表面粗糙度, 对电火花加工的表面粗糙度对比样块进行粗糙度测量实验, 结果表明光学粗糙度指标随着被测表面粗糙度的增加而单调递减。比起一组分立波长的光源, 采用窄带连续谱光源的表面粗糙度测量系统有更大的测量范围。

粗糙表面产生的多波长远场散斑图案的散斑延长现象可以用来进行表面粗糙度测量。以抛喷丸表面为研究对象，具体介绍了多波长散斑自相关表面粗糙度测量方法。根据多波长散斑图案的各向同性径向辐射的特征，提出了适用的数字图像处理方法。探讨了局部自相关函数特征长度的选取、数字图像处理过程中的局部窗口尺寸和散斑图像的饱和曝光比等因素对散斑延长效应的影响。通过拍摄和处理每一样品表面多个位置的多波长远场散斑图像，计算了R_{a分别为0.4,0.8,1.6和3.2 μm的表面样块的光学粗糙度指标值。结果表明，该光学粗糙度指标能很好反映被测表面的粗糙程度。}