针对闪光图像得到的光程数据, 采用贝叶斯分层模型建立了后验概率模型, 运用Gibbs抽样动态构造马尔可夫链; 进而获得了关于线吸收系数的统计结果及其不确定度, 并与约束共轭梯度(CCG)方法进行对比分析。数值实验结果表明, 马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法对理想光程图像的重建结果与真值近似完全一致; 在含模糊和噪声时, 重建结果与CCG方法相当; 当含模糊且噪声干扰较大时, MCMC方法的重建结果要略优于CCG; 更重要的是MCMC方法能够给出重建结果的不确定度。

为提高中能闪光照相实验能力, 给高能闪光照相的网栅设计制造提供新的思路, 结合前期2 mm厚网栅降散射的研究成果, 通过同时考虑网栅投射立体角的有阻挡和无阻挡部分, 分析了不同光子能量下网栅厚度对降散射效果的影响, 并设计制造了一种具有更高网栅比的网栅。采用100 kV光源对空心球体成像的实验验证其降散射效果, 结果表明, 网栅使图像对比度获得近1倍提升。采用实际的实验布局作为输入开展了蒙特卡罗模拟, 验证比较了新设计网栅降散射效果, 其降散射比高达1000∶1。

针对闪光照相图像受模糊及噪声影响的问题, 提出了一种基于约束优化的闪光照相图像重建算法。该算法建立基于平行束投影的正向成像矩阵, 并通过嵌入模糊矩阵表达成像过程中的模糊因素, 采用最速下降法求解重建问题。在算法中设计了预优矩阵以提高迭代重建速度, 利用客体密度值非负、密度分布分段光滑并含有阶跃性边界的先验知识,设计和采用了非负约束、光滑约束及广义变分边界约束条件。对仿真FTO客体图像及实际闪光照相图像的重建结果表明, 基于约束优化的重建算法具有良好的边界保持能力及噪声抑制能力, 可以有效提高图像重建质量。

针对闪光照相图像低信噪比的特点，研究了带约束的基于极大似然模型和期望最大化算法(ML-EM)的闪光照相图像重建算法。该算法在ML-EM迭代重建算法的基础上，根据闪光照相图像低信噪比的特点及被重建客体具有分段平滑的先验信息，在迭代重建的过程中进行了相应的噪声抑制，抑制了噪声对重建结果的影响，同时很好地保持了客体的边界特征。数值模拟结果表明，基于噪声约束的ML-EM重建算法能取得较好的重建效果。

介绍了一种高能闪光照相系统的光源位置重复性测量方法。相同客体不同次实验图像的位置可以反映闪光照相系统的光源位置重复性。首先从球形客体实验图像中检测出客体的钨飞层外界面,然后利用界面数据拟合得到对应的圆心位置。多次照相图像圆心位置的重复性反映了光源位置的重复性。实验测量了闪光照相系统的光源位置重复性,实验结果表明,某闪光照相系统光源位置的重复性好于0.1 mm。

针对多孔网栅闪光照相图像含有随机脉冲噪声的问题,提出了一种改进的开关中值滤波噪声消除算法.该算法利用像素与邻域窗口统计中值的灰度信息,建立噪声点探测器.通过设置噪声点探测阈值来识别噪声,并用邻域窗口内统计中值代替噪声点取值.经过多次滤波,含随机脉冲噪声的计算机合成网栅图像及实验网栅图像可获得良好的恢复效果.

正向成像技术是正向计算与反演相结合的密度重建技术的基础。为了正确获取闪光照相面光源下复杂客体的正向计算数值图像，提出了面光源点源化的思想，并用窗口化的探测系统模糊、径迹法等技术得到了更加准确的、含系统模糊的正向投影矩阵以及方程。利用含系统模糊的正向投影方程计算实验客体的正向投影，获得了与实验结果一致的边界信息。含系统模糊的正向投影方程和逆问题求解的约束共轭梯度法合成了整体密度重建方法。整体密度重建方法应用于FTO客体的模拟图像和实验图像，都能够将模糊控制在1~2个像素。

与X射线闪光照相相比，GeV级质子照相因质子的穿透能力更强而更能满足流体动力学最佳光程、更小不确定度的要求。质子照相用于提取阴影客体信息的过程比X射线闪光照相复杂。为了便于分析质子照相过程及其特性，以质子照相的输运过程为基础，逐步考虑了质子与物质相互作用的各种过程--核反应、多次库仑散射、准弹性散射和弹性散射，并获得含各种过程的质子照相理论计算表达式。在含准直的系统中，理论计算公式中包含了多次弹性散射和准弹性散射项。通过与QMCPrad计算结果的对比得知弹性散射高斯近似下的理论计算结果与蒙特卡罗方法(MC)计算结果一致，与更准确的“黑体”模型的相对误差为3%~5%。这意味着在某种程序上，当研究质子照相规律或设计系统时，高能质子照相的理论计算公式能够替代MC模拟。

提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的闪光照相网栅图像修补算法, 该方法采用滑动窗口方法将待修补的网栅图像分为若干子块, 然后在每个子图像内分别引入RBF神经网络, 将栅孔内图像作为已知数据计算RBF网络参数, 并以此对每个子图像进行修补, 数值试验表明, 该算法能较好地再现图像边缘信息, 修复的图像在信噪比和视觉方面都优于线性插值和样条插值的结果。

为了减小X射线辐射照相蒙特卡罗模拟中成像平面上电子结果的涨落，尝试了一种新指向概率虚拟源方法。该方法利用指向概率法产生成像平面电子的主要来源--虚拟X射线源，不仅在一次历史中增加了模拟电子的概率，而且使一次模拟对更多的记录点有贡献。使用指向概率虚拟源方法模拟结果表明：在X射线辐射照相中，指向概率虚拟源方法有效地减小了电子贡献的涨落，改善了模拟结果，提高了MCNP模拟X射线辐射照相过程的能力。