随着科学技术的发展，适用于结构分析的传统X射线CT成像技术，已不能满足现代工业中对于物质成分区分与鉴定的需求。这是由于目前CT系统中，射线源产生的X射线是由不同谱段的射线组成的连续X光谱，而不同能谱的X射线对检测对象衰减能力的影响也不尽相同。而目前的重建算法，无论是解析还是迭代重建算法，均是基于射线是单能的假设，这种不一致性，易产生多谱硬化伪影，使得CT重建质量差，对于密度相近的物质成分难以区分。最近，研究人员成功地研发一种具有能量分辨能力的光子计数探测器，该探测器能够区分X射线的光子能量，直接在投影获取中实现能谱分离，可以很好的解决上述问题。然而该技术目前还不成熟，难以应用到工程实际中。为了扩展现有CT系统，实现物质成分区分的需求，借鉴于光子计数探测器的能谱分离成像思想，本文研究了一种基于能谱滤波分离的彩色CT成像方法。该方法首先通过在X射线发射端加入滤波片的方式，获得可以近似单能的投影。根据先验信息以及能谱滤波分离的条件，获得需要滤波的次数，以及电压，滤波范围等参数，使得滤波分离后，可以获得不同能谱段近似为单能的的投影序列。通过仿真验证了该成像方法的可行性。然后针对滤波后噪声水平较高问题，研究了一种基于软阈值的TV-OSEM重建算法；并通过仿真与实验验证该重建算法的可行性。最后采用PCA分析，并将三个主成分对应于彩色空间的RGB分量，获得可以反映物质成分信息的彩色图像。最后通过仿真表明，对于密度相近的检测对象，本文方法可以进行物质成分的区分。因此基于能谱滤波分离的彩色CT成像方法可以实现物质成分区分的目的，为下一步物质成分鉴定奠定基础。