计算机断层成像(computed tomography,CT)作为现代医疗诊断及放射治疗的先进检测技术,可以准确无损地显示人体内部组织结构及病灶状况,并可定量地计算出各组织的密度分布及构成,目前得到了广泛应用。第三代扫描CT系统由于扫描速度快被广泛运用于医学诊断和工业领域。环形伪影作为第三代CT扫描系统的重要问题之一,不仅严重影响图像质量,而且给后续图像分割及噪声处理等造成困扰,降低图像的可诊断性。因此,去除环形伪影是CT图像中至关重要的一步。CT图像重建算法主要分为两大类。第一类为解析重建算法,一个经典的解析重建算法为滤波反投影重建算法(Filtered Back Projection,FBP),其算法的主要步骤为:首先扫描受检物体得到投影数据,接着设计合适的滤波器对投影数据进行卷积滤波,最后对滤波处理后的数据进行反投影叠加,得到重建后的CT图像。由于滤波反投影算法有重建速度快的特点,因此被广泛运用于CT图像重建中。第二类为迭代重建算法,其中,Sidky等人提出的全变差代数迭代重建算法(Algebraic Reconstruction Technique-Total Variation,ART-TV)是最典型的迭代重建算法之一。ART-TV算法主要包含两个步骤,代数迭代重建和全变差最小化。代数迭代重建算法(Algebraic Reconstruction Technique,ART)建立在离散模型上,它的基本思路为:将图像进行离散化,同时初始化一个图像作为估计图像;接着根据初始的估计图像和重建模型计算得到估计的投影数据;最后与实际采集得到的投影数据进行对比,根据估计投影数据与实际采集的投影数据的差异,修正当前估计值,不断重复上述过程,直至逼近理想的图像。ART-TV算法基于ART重建算法进行改进,结合全变差最小化能够有效改善图像质量。本文系统回顾了 CT系统构成、成像理论基础和经典重建算法进行学习,针对探测器中探测元连续大面积坏死导致投影正弦图中数据缺失的问题进行了深入研究,分别提出了以下重建算法:第一、针对探测器大面积连续坏死所导致的CT图像严重环形伪影的问题,提出一种基于投影正弦图的CT图像环形伪影校正算法。本方法首先利用线性插值算法在投影正弦图中的缺失数据区域进行预校正,然后,运用改进的均值滤波对预校正的图像进行滤波处理得到先验图像,最后,进行缺失数据的估计并重建图像。仿真及真实数据实验结果表明,与传统线性插值方法相比,本文算法明显降低环形伪影,图像质量显著提高。第二、提出了两种有效解决投影正弦图中心区域发生大面积数据缺失,基于稀疏角度采集投影的ART-TV重建方法。第一种方法为基于投影正弦图预校正的ART-TV重建方法。首先,在第一次迭代时,使用线性插值方法对缺失数据进行插值处理,并且在后续迭代过程中利用缺失数据估计进一步精确估计图像信息,最后进行ART-TV算法重建得到最终CT图像。从实验结果得出,当投影正弦图中心区域数据缺失时,本方法相比常规ART-TV算法能产生更佳质量的图像。但是,当投影正弦图中心区域数据缺失范围较大时,基于投影正弦图预校正的ART-TV重建方法不能彻底去除伪影。因此,提出第二种探测器偏移的方法。探测器偏移方法首先移动探测器使得坏死的探测元区域不关于中心对称,然后不考虑缺失数据位置信息,利用常规的ART-TV重建算法对投影数据进行重建。实验表明,提出的两种方法均能有效改善投影正弦图中心区域数据缺失的问题。