计算机断层成像(Computed Tomography,CT)技术,利用不同角度穿过被试的X射线,计算出线性衰减系数在被试中的分布,是现代医学检查中不可或缺的手段。目前市面上的CT系统常用的是能量积分探测器。相比之下,光子计数探测器利用直接转换技术,无需进行模拟到数字的转换,减少了电子读出噪音,在CT成像领域具有广阔的应用前景。但在实际应用过程中,由于制造工艺不成熟等因素导致基于光子计数探测器的CT成像系统图像伪影较多,成像质量有待进一步提升。本文致力于研究基于光子计数探测器的CT系统平台的搭建以及图像质量的提升。主要工作分为以下三点:1.设计并构建基于光子计数探测器的CT成像系统。采用微焦斑X射线源和XCounter FX3光子计数探测器搭建了能谱CT系统平台;利用光子计数探测器的数据采集特性,设计了常规采集模式和快速采集模式;使用快速采集模式进行实验,调整采集参数来保证采集角的完整性,调整运动参数来校正运动伪影,并对两种模式进行性能检验;利用光子计数探测器的数据采集特征,优化数据预处理。2.为了提高重建图像的质量,设计环形伪影校正方法并进行实验分析。首先在正弦图中,对探测器通道方向计算所有视角的平均值,获得一维平均向量,通过取平均向量的逆计算一维探测器通道校正矢量,将探测器通道校正矢量与正弦图在所有视角上逐行相乘,然后利用探测器通道校正矢量校正前后的正弦图像差值图做Smoothing spline拟合,最后将拟合后的差值图与探测器通道校正后的正弦图像相加来实现对比度补偿,并根据常规采集模式采集数据特征对校正方法优化。通过对重建后水模图像的标准差分析,本文方法具有良好的环形伪影校正效果。3.为了验证基于光子计数探测器的CT系统的有效性,利用非局部均值滤波算法和双能CT三材料分解方法,在常规扫描模式和快速扫描模式下分别对骨密度仿体和小鼠头部进行实验验证。通过先降噪后分解的处理流程在重建后的图像域进行材料分解,并在不同的扫描模式下都得到了良好的材料分解结果。