正电子发射断层扫描仪（Positron Emission Tomography,PET）是当今最高层次的核医学影像技术,是医学界公认的最先进的大型医疗诊断成像设备.该文在深入理解分析PET原理和图像重建算法的基础上,对PET投影数据散射校正,图像重建迭代法、解析法以及三维采集数据重组方法进行了大量的研究工作.在散射校正方面,论文针对PET采集数据的统计特性,研究更加有效的散射校正方法,基于Poisson数据模型,根据最大期望值方法,推导建立了PET投影数据的散射模型和似然函数,用于散射校正,以提高校正效率,改善重建图像质量.在图像重建迭代法改进算法研究方面,论文分析了有序子集最大期望值方法（Ordered Subset Expectation Maximizaion,OS-EM）中不同子集划分对重建图像结果的影响,研究如何减少该方法的运算时间,提高运算速度和重建图像质量,将可变约束条件用于OS-EM法中,进而总结两种加快迭代收敛速度的方法--子集法和松弛因子法,在OS-EM法中引入超松弛因子.在图像重建解析法改进算法研究方面,论文基于滤波反投影图像重建法的原理和思路,研究如何提高该方法的抗噪声能力,将小波包技术应用于断层图像重建,建立了基于小波包分析的多尺度断层图像重建框架,进而根据投影数据的统计特性,结合断层图像的小波包分析多尺度重建框架,研究了含噪声投影数据的小波包变换多尺度断层图像重建方法.最后,论文对PET三维采集数据处理中的关键环节--三维数据重组方法做了一些探讨.