在生物组织、烟雾、浑水等非均匀散射介质中，光线传播路径会被严重扰乱，使得目标图像变得模糊甚至成为噪声般的散斑图案，直接观测其背后的运动物体轨迹极具挑战。尽管已有多种方法试图解决这一难题，但多数存在明显局限。例如，一些迭代波前整形或透射矩阵测量技术，虽然有效，却需要同时在散射介质两侧进行探测，这在许多实际场景中难以实现。基于深度学习的追踪方法虽展现了潜力，但往往需要侵入式地获取大量训练数据集。另一种思路是利用散射光的持久相关性，例如记忆效应范围内的散斑互相关，但现有方法通常假设目标形状不变，或需要先验信息，这大大限制了其在现实场景中的应用。因为在实际情况中，隐藏物体（如生物体内的细胞或组织）的形状、相对方向和距离常常随机变化，其观测形态也会随之形变。那么，如何在不依赖任何先验信息的情况下，非侵入地追踪散射介质后方或内部，乃至拐角处不断形变的运动物体，成为一个悬而未决的关键科学问题。
近期，一项发表于《Advanced Science》的研究为此带来了突破。该研究团队提出了一种名为散斑关联质心定位法的新方法，成功实现了对任意形变运动物体的非侵入式追踪。该方法无需任何先验信息，仅通过采集物体在不同时刻的散斑图案，定位相邻时刻散斑自相关与散斑互相关的质心（而非传统的峰值位置），即可确定物体的相对质心位移，进而通过顺序叠加这些位移来重构物体的运动轨迹。实验证明，该方法不仅能追踪超出记忆效应范围的物体，还能应对物体的缩放、旋转、拉伸乃至完全形变，并且在静态、动态散射介质及拐角等复杂场景下均表现稳健。
研究人员为验证SCCLM，构建了两种主要实验装置。一种是模拟物体位于散射介质后方的场景，使用数字微镜器件模拟运动形变物体，并用LED光源照射，光线经过散射介质后形成散斑被相机捕获。另一种是模拟物体位于散射介质内部的场景，在物体与光源之间也加入了散射介质，形成散斑照明。此外，为验证非视域追踪能力，还设计了利用投影仪模拟隐藏物体、通过粗糙铝板进行漫反射形成散斑的实验光路。实验使用了包括地面玻璃扩散片、鸡胸肉组织切片在内的多种静态和动态散射介质。研究中，通过控制相机曝光时间，确保相邻时刻散斑图案的相关性得以保持，这是方法成功的关键前提。
2.1 SCCLM原理
研究人员从理论基础出发，首先论证了在记忆效应范围内，散射成像系统可视为线性移不变系统。他们发现，运动形变物体在相邻时刻的相对质心位移，可以通过定位SAC和SCC的质心来确定，并首次明确给出了物体互相关质心的空间位置等于相应散斑互相关质心空间位置的一般关系式。这一核心发现是SCCLM的基石。理论推导表明，当物体仅平动时，SCC呈中心对称，其峰值位置恰与质心位置重合，这意味着传统的定位峰值方法是SCCLM的一个特例，而SCCLM是更具普适性的通用方法。
2.2 实验装置
为了系统地验证SCCLM，团队搭建了针对“物体在散射介质后方”和“物体在散射介质内部”两种场景的实验光路，并专门设计了用于非视域追踪的实验装置。这些装置的核心是利用DMD或投影仪模拟运动形变物体，LED提供照明，散射介质（如地面玻璃、鸡胸肉组织）或漫反射表面（铝板）扰乱光路，最终由相机采集散斑图案。
2.3 追踪单层地面玻璃扩散片后方的运动形变物体
实验首先在静态散射介质（单层地面玻璃）场景中验证SCCLM。结果显示，无论是经历缩放、旋转、拉伸的物体，还是完全变成不同形状的物体，其运动轨迹都能被高精度地重构，与理论轨迹重合度高达99.3%。即使物体运动轨迹任意变化，总移动距离超出记忆效应范围2.7倍，SCCLM依然能有效追踪。
2.4 追踪鸡胸肉组织后方的运动形变物体
动态散射介质（如生物组织）会引入散斑退相关，挑战更大。研究使用1.2毫米厚的鸡胸肉切片，通过适当增加曝光时间保证相邻散斑相关性，成功追踪了运动距离远超记忆效应范围的形变物体。重构轨迹与理论轨迹基本一致，微小偏差可能源于组织内水分变化导致的散射特性改变。这证明了SCCLM在动态散射环境下，只要满足相邻散斑相关，即可实现有效追踪。
2.5 追踪散射介质内部的运动形变物体
此实验模拟了物体被散射介质包围的场景。光线先被一个地面玻璃散射以形成散斑照明，再照射物体，反射光经第二个地面玻璃后形成散斑被采集。即使物体在散射介质内部运动并任意形变，SCCLM仍能成功重构其运动轨迹，验证了该方法在更复杂散射环境中的适用性。
2.6 追踪拐角处的运动形变物体
在非视域成像场景中，隐藏物体的光线经粗糙表面（铝板）漫反射后形成散斑。实验表明，SCCLM能够从这些散斑中计算出物体的相对质心位移，并成功重构其轨迹。这证明了该方法不仅适用于透射式散射，也适用于反射式散射，扩展了其应用范围至拐角追踪等领域。
这项研究通过严谨的理论推导和系统的实验验证，确立了一种全新的、通用的散斑关联质心定位法。其核心结论在于，该方法彻底摆脱了对目标形状不变或需要先验信息的依赖，仅需直接分析采集到的散斑图案，即可非侵入地追踪任意形变的运动物体。研究的意义重大且深远：在理论上，它揭示了散斑互相关质心与物体互相关质心之间的普适关系，将传统基于峰值定位的方法纳入为特例，推动了散射成像理论的发展。在方法上，SCCLM提供了一种无需标定、计算量相对较小的通用解决方案，克服了深度学习等方法对大数据集的依赖。在应用上，该方法在静态/动态散射介质、物体位于介质内部及非视域等多种复杂场景下的成功验证，展现了其在生物医学成像、非视域监控、浑浊水下探测等领域的巨大应用潜力，为在强散射环境下实现稳定、灵活的目标追踪开辟了新途径。
