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康普顿成像技术在核安全、核医学和天体物理等领域有着广阔的应用前景。该技术依赖于有效的本底抑制才能保证其灵敏度,然而后向散射效应的存在会导致本底增加、信噪比降低、成像精度变差。因此,后向散射效应的甄别及抑制对于提升康普顿相机的成像性能具有至关重要的作用。本论文结合数值模拟、理论分析及实验验证,系统性地研究了后向散射效应随成像系统和测量对象的变化规律,阐明了后向散射效应影响康普顿成像精度的作用机理,改进出一种适用于低计数条件下的后向散射事件理论计算甄别方法,并提出了一种针对准点源成像的后向散射事件有效利用重建算法,从而实现了对后向散射效应的甄别及抑制,使得康普顿相机的成像性能得以有效改善。研究结果表明,高Z材料前探测器有助于增加成像效率,但同时也会导致严重的后向散射效应,即:后向散射成像事件(BSIEs)的数量能够与前向散射成像事件(FSIEs)的数量相当甚至更多,若BSIEs被错误地视作前向散射来进行反演将导致图像重建错误,而且即使被正确重建其成像精度也远不如FSIEs精确。该效应会降低康普顿相机的成像性能,并且在康普顿成像技术中普遍存在,放射源能量越高、偏离探测器中心轴线的距离越远,后向散射效应越严重。理论分析发现,BSIEs成像精度远差于FSIEs的根本原因在于:探测器能量分辨率的误差传递,加剧了大角度散射的测量不确定性,致使BSIEs的重建圆锥面相对放射源位置的离散程度远大于FSIEs。经过长时间测量,BSIEs的能量沉积有望表现出集中分布特性,据此可通过能量阈值法对BSIEs进行甄别。然而,在快速识别场景或低计数条件下,该特性却难以被凸显。本论文依据放射源与探测器之间的几何布局,通过理论计算预先推导出BSIEs的能量集中分布范围,从而实现了低计数条件下的BSIEs有效甄别,其甄别效率通常可超过99%。此外,本论文针对常用的准点源成像应用场景,提出了一种新颖的康普顿成像算法,称为准点源自适应康普顿成像算法(SCIA)。该算法通过先验信息和测量数据的反复迭代,能够显著改善康普顿相机的成像精度,实现了对单个或多个点源的准确识别和精确定位。通过Geant4模拟和实验验证,全面对比和评估了SCIA算法和传统康普顿成像算法的成像性能,验证了该算法在多种场景下的适用性。