多能光子计数X-CT能够分辨X射线能量,获得的能量段光子携带丰富的物质衰减信息,可有效提高物质的鉴别能力,改善图像不同成分间的对比度,已成为当前的研究热点。然而与传统的成像方式相比,其各能量段采集的光子数显著降低,信噪比下降,同时由于光子计数探测器性能不足,投影数据可能包含较多的噪声。传统的解析算法重建图像可满足一般的应用需求,但其抗噪声能力较差,难以适用于多能光子计数X-CT的图像重建;迭代算法具有良好的噪声抑制能力,但重建图像的细节信息难以保留。因此有必要研究高质量的多能光子计数X-CT图像重建方法,有效改善图像质量。针对多能光子计数X-CT的图像重建,本文基于解析算法研究能量加权的图像重建方法,充分利用透射X射线携带的物质衰减信息,重建高质量的全能谱CT图像;进一步地,研究基于先验图像和压缩感知的多能量段图像重建方法,有效提高各能量段图像质量。首先,分别研究了基于投影加权和基于图像加权的能量加权全能谱图像重建方法,在基于投影加权的方式中,提出从包含多种噪声的投影正弦图中,直接提取噪声信息构造权重进行图像重建;其次,将能量加权图像重建方法获得的先验图像作为约束条件与压缩感知相结合构建目标函数,利用迭代法进行图像重建,并重点研究了影响图像重建的主要因素。为了评价所提方法改善图像质量的有效性,本文利用Geant4仿真软件,对设计的数字模体进行图像重建的评估,研究结果表明:利用能量加权图像重建方法获得的全能谱图像对比噪声比较高,且材料间对比度越高,图像的对比噪声比越好;与投影加权方式相比,基于图像加权重建的图像质量更好,从包含多种噪声的投影正弦图中直接提取噪声信息构造权重进行图像重建,可在一定程度上改善投影加权方式重建图像的质量。将先验图像作为约束条件与压缩感知相结合重建多能量段图像,能较大幅度地提高图像质量,与滤波反投影算法相比,其重建的三能量段图像的噪声水平分别下降78.96%、82.16%、88.91%,各图像误差分别减少14.7%、18.25%、34.51%,图像相关系数分别提高9.63%、11.24%、15.94%;此外,目标函数的优化方法、获取先验图像的加权方式、先验图像项系数以及能量阈值的划分对图像重建有一定的影响,采用可分离抛物替代法优化目标函数、通过图像加权的方式重建先验图像、设置合理的先验图像项系数以及按透射谱划分能量阈值时,有利于改善能量段重建图像的质量。