显微CT是基于X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备,具有无损检测、高空间分辨率等优点,被广泛应用于疾病模型建立、新药测试、骨参数测量等领域的研究。然而随着显微CT在各个领域的应用日渐深入,其本身存在的问题也愈加突出。为实现高空间分辨率,显微CT系统采用了基于X射线耦合可见光的高分辨探测器与微焦点射线源。一方面,由于闪烁体加工困难,可见光耦合的高分辨探测器易存在响应不一致的像素点,在重建图像中引入环状伪影。另一方面,微焦点射线源的功率较低,导致显微CT成像结果中的硬化伪影较常规的医用及工业用CT更加突出。本项目为提高显微CT系统的成像质量,针对环状伪影与硬化伪影的矫正,重点开展以下研究工作。利用移动探测器的方式形成震荡型扫描轨迹,打破CT成像中环状伪影的形成机制,是一种简单有效的环状伪影矫正方法。为在实验室硬件基础上实现该方案,首先设计基于小球模体的高精度位移矫正算法,实现探测器移位位置之间的精确校准,并利用该矫正算法测试实验室显微CT中用于实现探测器移位的平移台的重复定位精度与直线度。根据平移台测试结果,选用探测器定点移位扫描方案,并分别利用碳棒、胫骨和股骨的实际投影数据验证算法的有效性。同时,分析定点移位位置个数对环状伪影矫正效果的影响。实验结果证明,该方案可以有效矫正重建图像中的环状伪影,且定点移位位置越多,其对于环状伪影的矫正效果越好。对于实验室现有的显微CT,基于10个位置的探测器定点移位算法可获得重建质量较好的矫正结果,满足环状伪影矫正要求。考虑到硬化伪影主要由X射线源的多色性造成,本文首先实现基于参数模型的能谱重建算法,重建射线源在常用扫描电压下的能谱形状。并利用该算法进一步分析不同厚度的铝滤波片与萤石滤波片对能谱形状及重建结果中硬化伪影的影响,为滤波片的选取提供理论依据。实验证明,两种滤波片都可实现X射线束的硬化,在一定程度上矫正重建图像中的硬化伪影,且随着滤波片厚度的增加,其对硬化伪影的矫正效果略有提高。相较于铝滤波片,相同厚度的萤石滤波片可获得稍好的硬化伪影矫正效果。但该方法对硬化伪影的矫正效果有限,两种滤波片均无法完全矫正硬化伪影。且滤波片吸收了射线中的低能谱部分,减少射线束中的光子数量,会在一定程度上降低图像的信噪比。由于滤波片的矫正效果有限,需要配合软件算法实现硬化伪影的进一步矫正。本文提出了一种不需要能谱与物质组成的先验信息,且具有快速收敛特性,简单通用的硬化伪影矫正重建算法(BHC-FMAP)。算法以最大后验迭代算法(Iterative maximum a posteriori,MAP)为基础,通过在前投影过程中引入硬化模型,估计物质对X射线束的硬化作用,实现硬化伪影矫正。同时利用基于FDK的反投影加快BHC-FMAP算法的收敛速度。BHC-FMAP算法中的最大后验信息可以抑制迭代过程中的各种噪声,保证算法的收敛性。本章在实验部分,利用两个模体及离体小鼠的扫描数据验证算法的有效性。实验证明该算法通过几次迭代,即可获得较好的硬化伪影矫正结果。