螺旋锥束CT图像精确重建算法的提出只有十几年，有着广阔的发展前景。螺旋锥束CT图像精确重建算法的重要应用之一是在放疗的治疗过程中对肿瘤进行快速CT图像重建，从而对肿瘤进行精确定位。临床的需求是尽量缩短病人的等待时间，因此要求螺旋锥束CT精确重建具有近似的实时性。许多学者提出了多种螺旋锥束CT图像精确重建算法的快速计算方案，但目前这一问题仍没有得到有效解决。离散希尔伯特变换（Discrete Hilbert Transform, DHT）是螺旋锥束CT图像精确重建算法中斜坡滤波的重要工具。斜坡滤波的处理对象是大量的三维投影数据，它通常需要执行几十万次采样长度较长的DHT。而且随着CT机探测板像素数和投影数的不断提高，斜坡滤波处理的数据量越来越大，图像数据量的增加和计算的实时性对DHT的计算性能提出了更高的要求。实际上斜坡滤波的DHT计算占用了螺旋锥束CT图像精确重建算法的很大一部分时间，DHT的性能直接影响了螺旋锥束CT精确重建的计算时间。本论文分析了国内外关于DHT快速计算的方法和结构的研究现状，从时间域、频率域、硬件结构设计和软件结构设计这些不同的角度出发，围绕离散希尔伯特变换的快速计算展开研究和讨论，并在滤波中对DHT进行验证。本论文具体工作如下：1. FFT计算DHT时对采样长度N有严格要求，一些特殊采样长度的序列需要添补大量的零才能计算，补零带来了很多冗余运算。为解决该问题，本文提出一种用于采样长度是4的整数倍的DHT并行计算方法，该算法中四个结果并行计算。和DHT矩阵式比较，DHT并行计算方法将加法数减少了N28，乘法数减少了N2。根据该方法提出了数据的循环移位存取方法，设计了单通道和四通道流水线DHT电路结构。单通道结构内包括一个乒乓结构的循环移位器，该结构支持连续串行数据流的计算。四通道结构中数据按序号的奇偶性存储在两个独立的循环移位器中，实现四个结果的并行计算；2.使用存储结构计算DHT时，存储结构中至少包含一个支持蝶形计算的运算单元。文中提出了一种存储结构的可配置DHT电路结构。该结构使用频率抽取基2算法，支持FFT、IFFT和DHT三种计算。其中IFFT采用了地址倒位序的数据访问方法，避免了数据的重排。存储结构中的运算单元配置成四种模式，用于快速计算DHT信号流图中的不同分级。该结构还利用欧拉公式压缩了旋转因子的存储空间；3.流水线结构适用于连续输入的流数据，流水线技术可以对数据进行实时处理，流水线的时钟延迟和硬件资源占用密切相关。为缩短流水线的时钟延迟，文中提出了一种基于基2算法的DHT数据流图的分级方法。为保证输入输出的自然顺序，DHT信号流图通常由频率抽取FFT和时间抽取IFFT级联构成。重新分级时将DHT信号流图中FFT的最后一级、频率域DHT、IFFT的第一级和IFFT第二级中的旋转因子乘法合并为一级，再将IFFT信号流图的剩余分级重新按频率抽取划分。重新划分后的DHT信号流图减少了两级运算，而且不包含倒位序排序。这种划分方法简化了运算单元的设计，节约了运算单元的资源占用。重新划分后的DHT信号流图共包含五种不同类型的分级，它们对应了五种流水线运算单元。这五种运算单元通过级联可以实现任意点数的DHT计算；4.提出一种充分发挥通用处理器单指令多数据计算能力的DHT软件程序结构。根据该程序结构设计了一个DHT软件函数库，函数库支持FFT、IFFT和DHT三种计算。软件函数库使用混合基算法和分裂基算法计算FFT和DHT，程序结构中对分裂基算法的倒位序排列和混合基算法的数组矩阵转秩进行了合并和优化。在算法计算量固定的情况下，通过减少程序内存数据的访问缩短程序的执行时间。本论文还设计了一个功能完整的DHT验证平台，该平台用于测量DHT对Katsevich算法中滤波带来的性能提升，同时验证DHT硬件结构的功能正确性。