作为全球公认的最佳工业无损检测技术，工业CT目前已经在设计、加工、制造等领域获得较为广泛的应用。基于工业CT断层图像的三维体绘制技术是工业检测领域中所急需的技术，利用它可以实现部件的三维检测，从而有效避免人的主观因素带来的检测和分析误差。本文针对工业CT断层数据带有严重噪声及光学传输函数对体绘制结果影响等因素，对工业CT断层直接体绘制技术中若干关键问题展开了深入研究，主要包括基于非局部特性的工业CT数据去噪方法、面向工业CT数据性质和面向绘制结果的光学传输函数设计方法、基于改进八叉树的细粒度工业CT断层数据并行体绘制方法及基于辅助序列的工业CT体数据的线特征提取等。本文面向工业CT数据去噪过程既要有效去除各种噪声，又不能丢失大量细节这一重要问题，主要利用非局部思想研究了工业CT断层图像的有效去噪方法。针对传统非局部均值滤波算法中非最优化计算、块的距离计算容易受到噪声影响等问题，本文提出了基于结构相似性指数、Tchebichef矩、非下采样Contourlet等一系列改进算法，有效地提高了子块之间相似度描述的准确性。实验结果表明，本文提出的算法既能有效的去除工业CT断层数据中的各种噪声，又能尽量保持工业CT断层数据中的细节信息不丢失。高效准确的光学传输函数设计是工业CT断层数据直接体绘制中另一个重要的科学问题，也是关键技术之一。本文从工业CT体数据本身的性质和中间绘制结果评价两个不同角度对光学传输函数设计方法展开了深入的研究。对于带有轻微伪影的体数据，本文提出的基于Fisher准则的光学传输函数设计方法能够提供令人满意的绘制结果。针对利用传统直方图方法会丢失重要的空间信息这一问题，本文提出了利用核估计进行光学传输函数设计的方法。实验结果表明，本文提出的方法能有效的进行光学传输函数设计。同时，本文把光学传输函数的设计转化为函数寻优问题，利用绘制结果图像的质量评价结合基于自然选择学说的粒子群算法进行优化，获得了良好的绘制效果。一般而言，工业CT断层数据体绘制技术如期望在工业生产中获得大规模应用，一方面需要很快的绘制速度，另一方面计算设备不能要求过高。本文通过对常用多种工业CT体绘制方法在性能上进行了充分地比较和分析的基础上，提出了利用改进八叉树的细粒度并行体绘制方法，利用CUDA技术完成算法实现。实验结果显示，本文提出的方法在保持绘制质量不下降的基础上，绘制时间明显缩短，因此更适用于工业CT实时绘制的场合。最后，为了获得工业CT数据高效稀疏表示形式，本文研究了工业CT体数据的线特征提取技术。通过改进楔形波变换进行快速线特征提取，同时结合辅助信息融合的方法对工业CT体数据进行线特征提取。实验表明，本文提出的算法能快速有效提取工业CT体数据中的线特征，同时能够一定程度上抑制面特征被一同检测出来。