正电子发射断层成像技术被认为是研究活体生物生理学、新陈代谢和分子合成途径的最灵敏的、非侵入式技术。其通过探测生物体内放射性示踪剂分布,可定量计算生物体内各器官的代谢水平。随着临床PET技术的逐渐成熟,其对临床疾病早期检测、疾病分期及疗效评估等至关重要。增加轴向FOV是当前PET系统发展的一个趋势,长轴的一个重要的优势是提升系统灵敏度,降低探测器扫描时间。通过稀疏化探测器模块,从而提升轴向FOV是一个重要的研究方向,本文主要对正则化算法的稀疏探测系统重建图像效果进行研究,主要工作包括以下内容:DKL-fTV算法对稀疏探测系统有较好的重建性能,能够有效降低稀疏数据造成的图像退化。本文研究了DKL-fTV算法原理并进行了代码实现,验证了重建算法编程实现的正确性。在此基础上,对重建中主要的参数进行了分析,包括参数对重建图像的影响、参数值的估计方法以及参数对重建收敛速度的影响。针对DKL-fTV算法收敛速度较慢的问题,推导并实现了利用precondition技术改进的DKL-fTV算法;对比了算法收敛速度提升效果;测试了precondition DKL-fTV算法对实际数据重建的效果。在稀疏探测器结构下,对正则化重建算法性能进行进一步研究。本文中实现了多种正则化重建算法,并对不同稀疏度的探测数据进行重建,对比分析重建结果,发现DKL-fTV算法稀疏数据重建的效果最好,图像质量优于其他正则化重建算法。进一步对DKL-fTV稀疏重建性能进行研究,提出使用各向异性TV的DKL-fTV算法,并在仿真数据和实际数据上对比两种DKL-fTV稀疏重建算法性能:当稀疏度较低时,两种DKL-fTV都可以重建出满意的图像;当稀疏度非常高时,各向异性TV算法具有更好的重建性能。通过稀疏探测系统的重建实验,验证了稀疏探测器结构设计具有一定的可行性,PET稀疏重建具有一定的实用价值。