针对实验室显微CT扫描过程会产生噪声，导致重建后CT图像质量下降的问题，提出一种深层多残差编解码卷积去噪网络。以原始的残差编解码网络为基础，首先通过增加网络的卷积层数，引入多残差映射，实现对实验室级显微CT图像中噪声分布特性的有效学习；其次设计了专用的混合损失函数，增强网络对图像细节信息的保留能力。实验结果表明，所提方法对CT图像中的噪声具有显著的抑制效果，同时能够极大程度地保留图像的结构信息和特征信息。

基于Klein-Nishina(K-N)公式对康普顿散射截面的描述,结合比尔定律,分别计算在物体内部设定的每一个散射点对探测器所有探元造成的散射分布的概率,叠加所有散射点造成的散射分布概率,引入调节系数,求出总散射分布,最后从投影数据中减去散射分布,实现散射伪影的校正。通过仿真和实验验证,该方法能够明显抑制散射造成的杯状伪影与阴影,提高重建图像的质量。

计算机层析成像(CL)系统对于扁平状物体的检测具有独特的优势,几何参数标定是CL系统获得高质量图像的重要步骤。现有CL系统几何参数标定方法仅能标定部分几何参数,难以一次完成所有几何参数的标定。借鉴计算机断层成像(CT)系统几何参数标定方法,提出了一种高精度的迭代标定方法,利用简单体模快速标定CL系统的所有几何参数。对CT系统几何参数标定方法用于CL系统的有效性进行分析,确定对CT系统几何参数标定方法敏感的CL系统几何参数;根据CL系统投影几何关系,构建新的反映CL实际系统与理想系统间误差的非线性最小二乘目标函数,利用迭代法不断优化敏感参数和其他关键参数。实验结果表明,本文方法能够有效标定CL系统所有几何参数,敏感参数以及受敏感参数影响的其他几何参数标定精度均有明显提升。利用已标定的几何参数重建三维Shepp-Logan体模和印刷电路板体模,重建图像中没有几何伪影,验证了算法的有效性。

在CT硬化伪影校正、 双能CT图像重建以及CT辐射剂量计算等实际应用中, X射线的能谱信息具有重要的作用。 然而, 由于透射测量方程组系数矩阵的病态性、 X光子的统计涨落和噪声的干扰, 使得EM等能谱估计方法难以获得较精细的能谱刻画。 针对该问题, 提出一种基于加权TV正则化的X射线CT系统能谱估计方法。 首先采用能谱能量范围内带有不同K-edge的材料作为体模以降低投影测量方程之间的相关性。 然后, 利用CT成像系统的几何参数来获取投影测量数据所对应的准确透射长度信息来减小投影方程的测量误差。 最后, 综合利用透射衰减测量数据的保真性、 轫致辐射能谱部分的连续性、 特征辐射能谱部分的离散性、 能谱的非负性和归一性以及平均有效衰减系数等信息, 使用加权TV正则化方法建立目标函数, 利用正则化理论中的L曲线准则通过黄金分割参数搜索策略求得最优正则化参数及对应的能谱估计结果。 分别通过不同统计波动模型下的仿真能谱和实际测量数据对算法性能进行了验证, 结果表明该方法与EM等方法相比, 不受初始能谱的影响, 有效提高了能谱估计结果的稳定性和准确性。

针对变电流投影融合中的阈值选择问题, 提出了一种基于动态时间弯曲的变电流投影融合方法.该方法首先计算不同电流下投影的灰度值-有效边缘梯度序列, 然后利用动态时间弯曲距离对预处理后的序列进行相似匹配, 自动判断最佳融合阈值, 最后根据阈值确定不同电流投影的子区域并对其进行融合, 实现了探测器动态范围的扩展.本文方法计算的各角度下融合阈值的平均误差仅为2.26%, 能够避免人工选择融合阈值的主观性, 基于融合后重建图像的信噪比与几何尺寸测量准确度均优于固定融合阈值的方法.

针对圆加直线轨迹重建，提出了一种基于M-line的反投影滤波重建算法。结合圆加直线轨迹几何特点，给出简洁合适的M-lines选取方法；通过求解穿过M-line上重建点的R-line的端点坐标，确定反投影积分区间，从而推导得到算法的具体重建公式。证明圆加直线轨迹重建区域(圆轨迹平面区域除外)R-line的唯一性，并求解扫描所需最短的直线轨迹长度。实验结果表明，该算法能够在大锥角扫描时获得较好的重建结果，明显提高了重建图像质量。

锥束计算机断层成像（CT）在临床医学及工业无损检测等诸多领域获得了越来越广泛的应用。但是，受面阵探测器尺寸等硬件条件限制，锥束CT的成像视野有限，难以满足实际应用中对大尺寸物体成像的需求。为了扩展锥束CT的视野，提出了锥束CT转台单侧两次螺旋扫描单层重排重建算法。该算法在转台的同一侧进行两次螺旋扫描，通过统一成像几何条件，将两组螺旋锥形束投影重排为多层平行束投影，利用平行束投影的对称性去除数据的横向截断，得到一组完全覆盖物体横截面的平行束投影数据，再通过滤波反投影方式得到重建图像。实验结果表明，该方法的成像视野扩展率可达2.56，且成像质量与传统全覆盖算法相当。

为了去除平板探测器中坏点和响应不一致探元引起的环状伪影对X射线计算机断层成像(CT)质量的影响，利用探元响应与管电流的线性相关关系，提出了一种基于探测器校正的环状伪影去除方法。检测出不同管电流下响应恒定的探元后，分别计算每个探元响应与管电流的相关系数，并检测出响应随机变化和迅速达到最大的探元，将检测出的探元记入坏点模板并进行校正。以单个管电流下所有探元响应的均值为基准，计算同一组管电流下各探元响应曲线方程与基准曲线方程的转化关系，得到探测器的一致性校正参数矩阵。依据坏点模板和一致性校正参数对各探元的输出响应进行校正。实验结果表明，该方法能够有效去除环状伪影，并改善图像信噪比。解决了现有坏点检测方法中阈值选择困难的问题，可适用于多种类型的探测器。