二阶关联成像作为一种利用光强的高阶关联获取物体图像信息的成像方式，具有较强的抗干扰能力以及实验数据便于测量的优势，在深空测量、天体成像等远距离成像及在自然噪声较大的环境中成像具有巨大应用价值。传统的激光成像中的图像相关成像是一种较早出现的二阶成像，具有高分辨率、无需自适应光学系统及抗干扰能力强等优势。但是其对激光光强，物体独立性等有较严苛的要求，故其适用场景有限。本研究致力于克服图像相关成像存在的劣势，对目标物体采用激光重叠二阶关联的方式成像。利用激光重叠扫描大面积的物体，对获取的实验数据进行处理，并完成了成像算法的改进，实现了图像重构。
对于激光层叠高阶关联成像技术的研究工作从模拟仿真与成像实验两方面展开，并提出用于激光层叠高阶关联成像技术的图像重构的激光高阶关联成像算法，讨论了实验中重叠比例对成像结果的影响并分析了该成像方式的抗噪能力。利用Matlab建立了激光层叠高阶关联成像的模型，通过仿真激光层叠扫描反射物体，获得远场散斑数据。之后对散斑处理，用散斑自相关函数估计物体傅里叶频谱模值，最终利用关联成像算法实现图像重构。该成像方法克服了目前图像相关成像视场角较小的缺陷；并且具有较强抗噪声能力，9%以下的噪声对成像质量几乎没有任何影响；激光高阶关联成像算法也克服了层叠成像相位恢复算法需知光探针准确位置的局限，实验中光探针位置误差处于30%以内皆可实现图像恢复。研究过程也发现，重叠度越高，成像质量越好，70%以上的重叠度可以较好地实现图像恢复，这与传统的层叠成像结论一致。研究结果表明，激光层叠高阶关联成像技术可以克服一般强度的自然噪声对深空目标成像的影响，以及光探针位置难于准确测量的困境。
之后在实验室搭建了激光层叠扫描光学系统，通过移动物体实现光探针对物体的扫描，利用CCD探测反射光场，得到散斑数据。对散斑自相关处理并进行归一化操作，之后利用算法实现图像重构。同时研究了该成像方法的成像性能，讨论了重叠度对成像结果的影响以及光探针在不同位置误差下的成像效果，得到的结论与仿真结果一致。该研究结果为实现抗干扰大视野的高阶关联成像奠定了基础，具有重要的学术意义与工程价值。