衍射增强成像(Diffraction Enhanced Imaging)作为一种X射线相位衬度成像技术，近年来已成为X射线成像研究领域中的一个热点。利用同步辐射光源，衍射增强成像对物质内部结构的分辨能力已经达到微米量级，同时根据相位衬度成像原理，可以将X射线可检测的物质范围延伸到由轻元素组成的生物软组织以及有机材料等弱吸收物质，这是传统的X射线成像方法所不能比拟的。目前，衍射增强成像在医学、生物学以及材料学等领域的探索性研究中取得了巨大成功，因此对衍射增强成像CT技术的研究具有重大的理论与实际意义。 本论文基于衍射增强成像技术开展了如下三方面研究：平行束CT系统的几何失真校正、衍射增强成像中多种信息的CT重建以及衍射增强成像中的图像融合。首先，本论文通过分析平行束CT系统的理想成像关系，提出了一种适用于平行束CT系统几何失真校正的方法。该方法用物体旋转轴以及探测器的相对位置关系来描述整个系统的几何失真情况，分析了平行束CT系统成像的特点，通过调整角度失真和位移失真两个失真参数对系统进行几何失真校正，极大地提高了图像重建质量。衍射增强成像CT是本论文的核心部分。论文分别利用衍射增强成像中吸收、散射和折射信息对物体进行重建，分析了现有CT重建算法在这几种信息重建时的适用性，并着重在折射CT重建方面进行了研究，根据是否满足CT重建中旋转不变的条件这一特性，将折射CT分为两种模式：旋转不变模式和旋转变化模式。在旋转不变模式中，分析其成像原理并提出可利用现有CT算法对其进行直接重建；在旋转变化模式中，通过分析梯度在旋转过程中的性质，提出了旋转变化的相位项导数重建算法。同时，根据折射投影是折射率沿垂直于X射线传播方向的导数的积分这一特性，提出了利用Radon变换对折射率中相位项重建的新方法，该方法可以方便快速地直接重建出物体对X射线的折射率。最后，本文将图像融合技术引入到衍射增强成像CT中，利用像素级融合方法中的空间域融合方法对物体的吸收、散射以及折射信息进行融合，所得的融合结果可以在单一图像中体现物体的多种信息，并且更完整地反映出物体的内部结构特征。