随着核能源与核技术在军事、核电、医疗、研究等领域的广泛使用,每年会产生大量不同类型的放射性废物。实现放射性废物的分布位置和剂量的快速准确测定,对核设施的安全运行、放射性废物评估和处理有重要的意义。针对在实际放射源测量中只能获得较少的伽马相机投影数据,重建结果展示中缺少放射源容器或放射性环境场景的表面结构形态,以及移动式的伽马相机的位置和角度测定困难等问题,提出固定式放射源检测系统及移动式放射源检测系统两种放射源检测方案。固定式放射源检测系统用于容器内放射源的检测及容器表面模型的三维重建,移动式放射源检测系统用于离散放射源的检测及放射源环境场景模型的三维重建。放射源检测系统由放射源断层成像和立体视觉重建及定位两部分组成。针对稀疏角度下的投影数据,提出使用基于压缩感知的稀疏迭代重建技术实现桶内黑体放射源的三维分布定量重建。通过对桶内模拟放射源与真实放射源两组投影数据的重建,结果表明迭代重建模型能够在稀疏投影条件下精确重建出桶内放射源的三维位置、形状及相对强度等信息,可以实现桶内放射源的定量三维重建。本研究提出采用基于计算机视觉方法重建放射源的容器模型或放射源环境场景模型,实现放射源的容器模型轮廓或环境场景轮廓与放射源的位置、形状、相对强度等的融合显示,同时对于移动式的检测系统,通过立体视觉技术估计双目相机运动轨迹,完成伽马相机的间接测量。结果表明立体视觉算法可以实现放射源容器或环境场景的重建及三维渲染显示,可以完成放射源容器轮廓或场景轮廓与模拟放射源的三维混合显示。对于移动式检测系统,可以解算出双目相机的真实位置及旋转角度,完成放射源重建系统与立体视觉系统的多模态融合。本研究解决了放射源重建中投影稀疏问题,首次提出放射源断层成像与立体视觉成像的融合技术,在放射源的检测中有重要的工程应用价值。