光波经过毛玻璃、雾霾、生物组织等散射介质时会发生散射,因此,基于“光沿直线传播”理论的传统成像方式在有散射介质时无法实现对目标成像。针对这一问题,近年来提出的波前调制、图像重建、散斑相关以及去卷积等透过散射介质成像技术已经取得了很大进展,然而,这些研究均致力于解决强散射环境中目标二维空间信息的获取问题,对于同时获取目标光谱辐射特性目前仍少有涉及。本文围绕这一问题展开研究,提出了可与现有散射成像技术相结合的散射光谱分辨系统及光谱重建算法,具体研究内容包括光谱散斑形成和光谱特性、散射光谱仪理论建模、光谱重建算法以及实验系统组成和结果分析。本文从散射现象及光谱散斑的形成入手,重点介绍了自由空间传播的反射与透射两种光路中散斑分布,并针对散斑分布的光谱特性,进一步推导了散斑相关性与波长变化的不等式关系。在此基础上,对比传统光谱仪分光原理及分辨能力计算方法,引入基于光谱到空间映射的散射光谱仪分光模式以及光谱相关函数。利用散射介质的相位延迟特性及散射光谱仪光谱到空间映射理论,构建光谱测量理论模型,并通过数值仿真标定光谱传输矩阵。结合光谱重建算法和非线性优化算法对仿真模型的正确性进行了验证,实现了对入射光波的光谱测量。基于上述理论模型,选取不同颗粒度毛玻璃作为分光元件,搭建了散射光谱仪光学原理验证系统。首先对毛玻璃进行了光学散射特性分析,实验结果表明,随表面颗粒度增大,毛玻璃平均自由程减小且散射能力减弱。其次,利用散射光谱实验系统获取窄谱、宽谱光源映射散斑,结合光谱重建及优化算法实现了待测光谱重建,在此基础上,完成系统偏振特性、光谱分辨率、光谱重建误差以及抗噪性分析,上述实验结果均表明,本文所述散射光谱仪系统构建及光谱重建方法可以利用散射介质散斑特性实现对入射光波光谱的测量。散射光谱仪系统构建及光谱重建算法研究可以作为现有散射成像技术的补充,在实现透过散射介质成像的同时获取目标光谱特性,从而进一步提高对轮廓相近目标的识别和探测能力,极大地拓展散射成像技术的应用领域。