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计算机断层成像技术(Computed Tomography, CT)已经经历了三十多年的长足发展,已经成为放射诊断领域内不可缺少的一部分,是一种成熟的,在临床上普遍认可的检查方法。近年来,随着多排CT,双源CT的出现,高质量的冠状动脉成像、胸痛三联诊的一次实现以及大器官灌注研究都已在临床中应用。然而,由于新的CT设备在提高成像质量的同时,使用了更大的X射线剂量,使得人们越来越关注于CT剂量对人体的潜在危害以及如何在保证图像质量的前提下有效地降低射线剂量。随着近年来计算机硬件技术的飞速发展,图像去噪和恢复领域出现了很多新算法、新思想,这也为从算法方面改善低剂量CT图像质量提供了新的契机。本文将回顾图像去噪领域的一些重要工作,阐述当前关于非局部,多尺度的算法思想,并把这些新的思想应用于低剂量CT图像恢复的问题中。目前针对低剂量CT图像质量的改进问题,主要从投影数据恢复和图像后处理两种思路进行。基于这两种思路的考虑,本文主要做了以下工作：(1)提出了一种基于标准剂量CT图像非局部权值先验的低剂量图像恢复方法,该方法首先将先前标准剂量图像与低剂量CT图像配准,并对低剂量CT图像进行预处理以抑制部分噪声,随后利用非局部均值的思想计算配准后的先前标准剂量CT图像的权值矩阵,基于该权值矩阵对预处理后的低剂量CT图像进行加权均值滤波。仿真实验和临床脑灌注数据实验表明,本文方法在消除低剂量CT图像噪声和伪影的同时,还可提升图像分辨率,对临床脑灌注CT扫描的疾病诊断中尤为有效。(2)提出了一种基于投影域数据恢复的低剂量CT优质重建方法。新方法首先通过非线性Anscombe变换将满足Poisson分布的投影域数据转化Gaussian型分布,然后利用针对Anscombe变换的Gaussian型数据进行自适应Block-Matching and 3D filtering(BM3D)滤波,最后通过对Anscombe逆变换数据执行传统的滤波反投影(Filtered Back projection,FBP) CT重建。由于Anscombe变换数据的方差已知,且所用BM3D滤波无需人工设置滤波参数,使得本文方法可实现自适应低剂量CT图像重建。仿真和临床低剂量CT数据的实验表明,本文方法具有良好的重建鲁棒性,其重建图像的噪声和伪影可同时得到有效抑制。