针对实验室显微CT扫描过程会产生噪声，导致重建后CT图像质量下降的问题，提出一种深层多残差编解码卷积去噪网络。以原始的残差编解码网络为基础，首先通过增加网络的卷积层数，引入多残差映射，实现对实验室级显微CT图像中噪声分布特性的有效学习；其次设计了专用的混合损失函数，增强网络对图像细节信息的保留能力。实验结果表明，所提方法对CT图像中的噪声具有显著的抑制效果，同时能够极大程度地保留图像的结构信息和特征信息。

采用国内自主开发的高分辨率显微CT设备, 对岩芯样本进行图像采集, 运用数字图像分析方法获得图像中的岩芯孔隙目标, 并以此为基础重建三维模型。然后基于分形理论, 分别从二维图像和重建的三维模型角度计算孔隙的分形维数。最后, 再采用基于多孔介质的分形模型对岩芯孔隙分形特征进行验证, 得出岩芯的二维分形维数和三维分形维数之间的差值均值为1.000 3, 最大偏差为0.004, 很好地满足多孔介质分形模型中关于二维和三维分形维数的关系。

结合同轴X射线相位衬度成像(XPCI)中的Born近似相位恢复法和CT技术,实现了基于单一物像距同轴X射线相位衬度CT(IL-XPCT)投影图像的相位恢复切片重构方法。利用上海光源Ｘ射线成像及生物医学应用光束线站的单色光开展模型和生物样品(蝗虫)IL-XPCT研究。对比显示,进行相位恢复后,能获得更好的IL-XPCT重构切片和三维重建图像。实验结果表明,本方法具有用于生物活体样品三维无损成像研究的潜力。

应用X射线显微CT(X-μCT)对正常及骨质疏松大鼠的骨小梁结构进行了分析， 并与骨组织形态计量法的测量值进行了比较， 探讨了X射线光谱技术在骨结构分析中的应用。 实验对大鼠骨样品进行X-μCT扫描， 扫描条件为 80 kVp， 80 μA， 360°旋转， 帧平均4帧， 角度增益 0.4°， 分辨率14 μm。 三维重建并分析了骨小梁结构， 结构参数包括骨体积分数(BV/TV)、 骨小梁厚度(Tb.Th)、 骨小梁数量(Tb.N)以及骨小梁间隔(Tb.Sp)。 结果表明， 采用X-μCT分析不同组大鼠的骨小梁结构参数值之间存在显著差异(P<0.05)， 测定值与传统骨组织形态计量法的测定值显著相关， 其中胫骨骨小梁BV/TV， Tb.Th， Tb.N， Tb.Sp的相关系数r分别为0.984， 0.960， 0.995， 0.988， 腰椎骨小梁各结构参数的相关系数分别为0.938， 0.968， 0.877， 0.951。 因此， X-μCT可以较好地呈现并区分正常骨组织、 骨质疏松骨组织以及经雌激素治疗后骨组织的微观结构， 可以实现对骨小梁结构参数的分析测定， 与骨组织形态计量法相比是一种更精确、 立体、 快速且无损测量骨微结构和评价骨质量的方法。

针对实际的三维显微CT成像系统射线源焦点和探测器成像面位置不能直接测量的问题, 提出了一种简单易行的射线源焦点投影坐标精确测量方法。基于球体在锥束射线场中的投影为椭圆的原理, 利用双球目标体成像获得的数字射线投影图像, 配合图像、图形处理方法和最小二乘拟合技术求取二椭圆的长轴交点, 该点坐标即为射线源焦点的投影坐标。实验结果表明, 所提出方法的测量精度达到了实际显微CT扫描系统的重建要求, 并且实现简单、具有较强的抗噪能力。