粗糙目标的激光散斑特征在国防航天以及无损测量等领域倍受关注。激光散斑所携带的散射物体信息是激光雷达目标识别检测、机械视觉三维成像和空间三维度量的重要理论依据。本文研究了激光散斑强度相关函数、概率密度函数以及散斑图像的获取等基本特征；接收孔径对曲面目标散斑统计特性的影响；在不同光学系统中动态散斑的平移与沸腾状态特征分析；应用激光散斑测量目标振动旋转等微小运动等。论文的主要成果如下：1.给出了激光散斑强度起伏的概率密度函数分布特征以及粗糙面的散斑强度相关函数和功率谱密度，建立了散斑图像的获取方法；进一步给出了探测器上两个独立散斑图样散斑强度的概率密度函数以及探测器上多个强度相等的散斑积分的统计概率密度分布。2.研究了高斯波束照射旋转曲面目标在菲涅耳衍射区产生的动态散斑强度起伏的统计特性。推导了探测孔径尺寸大小不同时，旋转球的散斑强度起伏相关函数依赖于曲率半径的关系；分析了当探测孔径为方形时，粗糙圆柱旋转引起的散斑解相关特征；最后当入射光束照射面积大于圆柱表面尺寸时，从数值计算和实验测量两方面得到了空间相关长度和相关时间与圆柱半径以及旋转速度的变化关系。3.在三种光学系统结构（自由空间，单透镜以及双透镜系统）与三种入射光束（平行光，高斯光束以及高斯谢尔模式光束）的五种组合情况下，推导了运动散射目标产生的动态散斑的空间-时间相关函数以及散斑强度起伏的功率谱密度；计算分析了不同光学结构、不同入射光束以及不同目标运动情况下散斑的平移和沸腾两种状态的特性。4.推导了目标三维平移运动，正弦振动、角振动以及匀速旋转情况下目标的空间-时间相关函数表达式，数值计算各种运动状态下相关长度以及相关时间的特征，给出了因入射光束腰半径，光学系统参数以及目标运动速度变化时的关系曲线；通过理论和实验方法分析了平面波照射旋转圆柱的散斑强度功率谱密度分布以及旋转速度对接收信号带宽的影响。5.研究了距离分辨激光雷达散射截面与激光频率变化引起的散斑强度起伏之间的关系；建立物理模型分析了散斑信号谱密度和被照射目标的距离分辨激光雷达散射截面的自相关函数之间的函数关系；最后应用统计方法给出了散斑波长解相关及距离分辨激光雷达散射截面的相位恢复方法。