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计算机断层扫描成像技术（Computed Tomography，CT）是通过反演样品不同角度的X射线投影数据而获得样品的横截面（断层）信息，这一反演过程被称为CT图像重构，它是X-ray CT技术的核心部分之一。经典的CT图像重建算法基于X射线源为单色光源的假设。而实际上，除同步辐射CT的光源可作为理想的近单色光源之外，工业和医用CT设备的光源都是多色光源，这与CT图像重建算法基本假设相矛盾。如果直接用多色投影数据进行图像重构，将导致重构后的CT图像产生线束硬化伪影，降低CT图像质量。 CT表征技术应用中，除X射线多能谱性引起的线束硬化效应导致重建图像产生伪影之外，实验过程中投影图像照度不均匀以及射线源、样品和探测器三者之间的相对移动造成的投影图像背景错位问题也会降低重建图像质量，干扰表征结果。因此对于线束硬化校正等高精度的CT图像数值处理，投影图像照度均匀以及射线源、样品和探测器三者之间的空间位置配准至关重要。 本文立足于CT表征技术中的线束硬化效应难题，首先针对CT实验过程中投影图像照度不均和背景不一致的问题进行了研究，在此基础上提出了一种基于投影图像灰度数据的线束硬化校正方法。具体内容如下： （1）对多光谱X射线源经不同种类和厚度的滤波片物理过滤后的谱线分布进行了仿真模拟，以此为基础确定了相关实验参数：X射线能量、滤波片种类和厚度、标定样品厚度等。基于模拟结果得到的实验参数，对人造砂岩样品和标定样品铝进行了CT实验，获得原始投影灰度数据。 （2）针对CT实验中出现的X射线投影图像照度不均和背景不一致的问题，分别提出了一种基于多项式拟合法的投影图照度归一化方法和基于互相关原理的投影图背景配准法。通过对比处理前后的投影图像灰度数值分布以及CT重构结果，发现本文所述方法能够有效解决CT实验中普遍存在的投影图像照度不均和背景不一致的问题，并明显提高CT图像重构质量。 （3）基于CT实验光路，计算得到样品成像过程中的轴心轨迹与X射线光路上样品的厚度，结合比尔定律得到铝标样的理论单色投影数据。利用最小二乘法对铝标样的多色投影灰度数据和理论单色投影灰度数据进行拟合，建立了人造砂岩样品的线束硬化校正模型。利用此模型实现了人造砂岩样品多色投影数据的单色化。 本文通过对CT成像过程中普遍存在的投影图像照度不均和背景图像错位等问题的解决有效提高了CT图像重建的质量，利用滤波片法和基于标样对投影图像数值修正相结合，提出了一种CT成像中线束硬化效应的校正方法。文章的研究结果不仅有助于消除CT图像伪影，而且为定量CT表征技术的发展提供了基础。