X射线摄影技术是现代非侵入医学诊断的主要方式，经由传统X射线成像方法发展到断层成像(CT)方法，而且逐步扩充到了其他应用领域。为研究X射线摄影术成像质量的影响因素，更好地提升X射线成像质量，替代昂贵而复杂的实验装置，本文针对X射线成像系统关键环节提出了相关的仿真算法。主要内容有分析评估了多种X线谱生成算法；提出了新的快速射线跟踪算法；基于蒙特卡罗积分方法提出结合点绘制的准随机成像算法；结合确定法和随机法提出的混合X线成像方法：以及针对同轴相位衬度成像提出的仿真算法。　　 系统分析的重要环节是获取系统传递函数，而准确获知系统输入数据是分析的关键第一步。对于X线成像系统而言，定量测定X线谱十分困难，因此，研究者们提出了众多X线谱生成算法。本文综合评估分析了现有的X线谱生成方法，可以分为三大类：经验法，半经验法和蒙特卡罗方法。其中，经验法直接基于实验测量谱数据，运用多项式拟合方法计算生成X线谱。运算速度快，但可控制的输入参数少，不适用于计算复杂条件下的X线谱。半经验法在理论公式推导的基础上，结合测量谱数据拟合出关键参数，计算快捷简便。但由于理论模型的选取问题，会导致所生成的X线谱与测量谱相比存在或是质软或是质硬的现象。蒙特卡罗方法可以生成复杂的X线谱，最真实的模拟电子与光子在物质中的输运过程，但存在计算效率过低的缺陷。　　 X射线成像仿真算法分为两类：确定法和随机法。本文为提升确定法计算效率，提出了一种新的快速射线跟踪算法，利用射线与体数据相交时存在的固有模式，降低计算维度。实验表明，同等条件下，新算法的运算速度约能提升到传统Siddon算法的5倍。结合蒙特卡罗积分技术与图形学中的点绘制方法，提出了一种准随机X射线成像方法。运用俄罗斯轮盘赌等优化技术，避免了反复调整映射函数，可以快速的实现X射线成像，并能满足应用的实时需求。　　 利用蒙特卡罗技术模拟光子在物质中输运过程，对到达检测器的光子计数形成X线影像是传统　　 的蒙特卡罗X线成像方法，其最大的缺点在于需要输入大量的光子数。而基于比尔定律的确定法直接计算物质对光子的等效衰减作用，忽略了光子在物质中的作用过程，无法定量获知不同条件下非相干散射对于X线成像的影响。结合二者优点，本文提出了一种混合X线成像方法，利用快速的确定性方法获得X线成像的主像，获取物质中可能的散射点集合；然后基于蒙特卡罗技术模拟光子散射，形成散射影像。实验表明，混合法不仅可以快速获取X线成像，同时也可以分析光子的非相干散射对于成像质量的影响。　　 同轴相位衬度成像是近十年来兴起的一种X线摄影术，不同于传统的X射线成像基于物质对光子吸收机制，相衬成像利用物质对光子的相位变化进行成像。低能光子入射物质后引起的相位变化量值大约是吸收量的1000倍，因此，相衬成像十分适合于对生物材料、软组织等轻元素物质成像。论文在同轴相衬成像的理论推导基础上，提出了X线相衬成像的仿真方法，并且根据仿真实验结果，论证和指出了影响同轴相位衬度成像质量的关键参数。理论分析和实验表明，X射线源的形状、能谱分布以及像平面与物体之间的成像距离是同轴相位衬度成像的重要参数。