计算机层析成像技术(Computerized Tomography,简称CT)是目前最先进的无损检测技术之一,在很多方面都得到了广泛的应用。由于其具有重建图像无影像重叠、空间和密度分辨率高等特点,因此在工业检测和医疗诊断方面应用更为广泛。传统的CT重建算法基于X射线源为单能的假设,然而在工业和医用CT中所用的X射线源通常是多能的,获得的是多能的投影数据,直接用多能投影数据进行图像重建将产生硬化伪影;如果待测物体由多种材质组成且材质之间密度差异大,射线将被高密度物质大量吸收,致使产生不完全的投影数据,使用传统CT重建算法进行重建,则将产生金属条状伪影。投影数据和重建算法的不一致导致了硬化伪影和金属伪影。本文基于统计重建算法,结合多能X射线,通过构建多能X射线CT投影测量值模型和目标模型,推导了多能X射线CT统计重建算法。本算法中,投影数据遵从泊松分布,并且假设待测物体由已知的若干材质组成,将线性衰减系数表示为质量衰减系数与密度的乘积。通过仿真实验和实际数据验证,本文提出的方法对金属伪影和硬化伪影都有较好的抑制,较逼真地反映了工件的原始结构信息。但是在高密度物质周围模糊、对比度不够高。针对上述问题,对上述算法进行改进:利用分割算法对图像进行分割,获取图像信息,将图像信息引入多能X射线CT统计重建算法中,同时加入罚函数,加强图像边缘和细节信息,得到基于先验的多能X射线CT统计重建算法。实验表明,使用该算法重建的图像,不仅硬化伪影和金属伪影得到很好的抑制,而且高密度物质周围图像模糊降低,对比度提高,图像质量得到进一步改善。