X射线同轴相衬成像是一种基于相移机制的新型成像技术,它能够在具有相似衰减系数的不同材料之间产生较高图像衬度。同轴相衬CT成像技术是在同轴相衬成像与CT(computed tomography)理论相结合的基础上发展起来的新型方法,它能够实现生物样本内部弱吸收结构(例如软组织)的高衬度和高分辨率三维可视化,这在生物医学成像及预临床成像研究方面具有很大的应用价值。滤波反投影(filtered back-projection,FBP)是同轴相衬CT重建的标准算法。根据“Nyquist-Shannon”采样定理,FBP需要较长扫描时间才能获得高质量的CT图像。然而,较长扫描时间不仅会使生物样本承受较高的辐射剂量,而且有可能引起运动伪影。鉴于同步辐射具有高亮度、高相干性等优越特性,同轴相衬CT成像目前主要基于此类光源开展。针对其中扫描时间较长问题,本文拟通过设计基于不完全投影的同轴相衬CT重建算法来解决。通过分析同轴相衬成像中常见的生物医学组织特点,以及考虑该技术的物理过程、成像特点等,本文提出的同轴相衬CT重建算法如下:(1)多材质样本是同轴相衬CT成像中常见的应用对象。针对多材质样本存在的多材质伪影问题及其同轴相衬CT图像具有较丰富纹理细节和边缘信息的成像特点,本文设计了一种8邻域的前向和后向扩散滤波(8-neighborhood forward and backward diffusion filtering,FAB8)方法,并将其与联合代数重建技术(simultaneous algebraic reconstruction technique,SART)相结合,从而提出了SART-FAB8算法。在该算法中,SART作为保真项进行CT重建,而FAB8则用于抑制伪影(包括稀疏重建伪影和多材质伪影)并保护重建图像的边缘和纹理细节。鉴于SART-FAB8算法无需依赖样本的先验知识,该算法具有较高的泛化应用潜力。SART-FAB8算法旨在促进同轴相衬CT成像技术在多材质样本上的应用和发展。(2)肝纤维的形态学研究对于揭示肝纤维化疾病的演化机制具有重要意义,是同轴相衬CT成像中的重要应用对象。基于肝纤维组织分片光滑及其边缘各向异性的先验知识,本文设计了一种自适应加权的各向异性Tp V(0