光束经过烟雾、生物组织、毛玻璃、混浊水体或其他散射介质时会发生强烈的散射现象。光束在这些介质内部发生多重散射后,在探测面上表现为无序的光学散斑,传统的光学系统无法有效的探测被散射介质遮掩的物体。因此,研究透过散射介质的成像技术是现在光学成像领域的热点问题之一。本文针对这一热点问题,用两种手段实现了透过散射介质成像,并基于成像手段实现了透过散射介质对运动物体进行跟踪。本文详细研究了光学散射现象中散斑的统计特性同时分析了散斑的尺寸。在光学散射相关知识的基础上,详细研究了散射介质的光学记忆效应这一物理特性。基于光学记忆效应理论,本文详细研究了散射成像系统的卷积模型。然后基于散斑自相关理论,通过构建实验系统,实现了透过散射介质的实时、非侵入式成像技术。考虑到散斑自相关技术受限于相位恢复算法,其结果鲁棒性不高。我们利用光学记忆效应范围内的散射成像系统可以视作线性成像系统这一特性,通过测量系统的点扩散函数,用反卷积技术实现了透过散射介质成像。通过对反卷积技术以及散射成像理论的深入研究,进一步实现了点扩散函数解算、深度分辨等成果。在透过散射介质成像的应用方向,实现了大视场成像、多光谱成像等成像应用。最后,本文提出了一种透过散射介质对运动物体实现追踪的方法。该方法在横向上利用点扩散函数重建物体,用互相关确定平移,在轴向上利用点扩散函数的深度分辨能力进行轴向定位。实验结果表明,本文所述的透过散射介质对运动物体追踪的方法能够有效的追踪被散射介质遮掩的物体。