激光散斑场是相干光经过随机介质或随机表面散射后形成的一种复杂随机光场。散斑场强度零点周围形成相位涡旋,其中含有丰富的光波复振幅和相位信息,因此对相位涡旋的研究越来越引起人们的广泛关注,逐渐成为非线性光学、激光物理、光信息处理和激光显示等领域的研究热点。场的相位奇异现象普遍存在于诸如氢原子的角动量本征态、超流体的涡旋状态、波色一爱因斯坦凝聚等众多物理领域之中。随机散斑场相位涡旋的研究在光学微控、量子纠缠、信息传输、激光显示等众多等领域将得到重要而广泛的应用,在相关的光学和物理前沿领域中奇异现象的研究有重要的先导意义和广泛的应用前景。本论文对高斯随机表面散射形成的散斑场及其相位奇异现象的最新研究成果进行了综述,研究了散斑场与运动随机表面相互作用的机理并进行推导和计算；建立起激光显示像面散斑简化模型,并给出多相对运动随机表面引起散斑场时空相干性分离的推导。设计并研制虚拟仪器,研究验证了散斑统计特征降维表征算法；根据随机过程理论,提出采用线阵传感器取代面阵传感器的散斑统计特征检测方法,设计构建了基于Linux操作系统ARM内核MCU的嵌入式系统,采用FPGA作为协处理器进行逻辑处理和视频信息缓冲,并完成了硬件电路设计及算法测试。最后设计实验验证了散斑场统计特征表征算法的有效性,采用运动随机表面减弱散斑效应,并给出散斑强度场、相位场、相位微商场的对比分析。概括起来,本学位论文取得了以下主要成果：1.通过对散斑及其相位奇异理论的深入研究,分析并揭示了散斑及其相位奇异的传播和演化规律。采用基尔霍夫光散射理论研究像面散斑与随机表面的相互作用,并建立起仿真计算的数学模型,提出应用于激光显示光学系统的简化模型。2.通过理论论证指出多运动随机表面对散斑场时空相干性的分离作用,提出采用散斑奇异场和相位微商场对散斑场中光线方向和能量流动演化过程进行分析的方法。3.本论文提出散斑统计特征的降维简化算法,以动态散斑对比度作为评价表征散斑场散斑效应的强弱,以单位长度上涡旋数量表征散斑统计尺寸；4.采用相干光剪切干涉法得到干涉场,并有效提取出相位场分布,进而分析了运动随机表面对散斑场的调制作用。本课题通过研究激光散斑场相位奇异现象,深入探讨了相干光场与随机表面相互作用的机理,并采用强度场、相位微商场对相位奇异的演化过程进行分析,对散斑相位涡旋的研究有重要意义。尤为重要的是,本论文开展的研究工作对激光显示散斑研究方法具有重大的指导作用。