电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）是一种电学过程层析成像技术。该技术可根据测量所得的电容值反演出被测场域内的流体截面图像,因其具有无辐射、非侵入、成本低和可视化等特点,被国内外学者广泛关注并研究。目前,针对ECT技术的研究主要集中在电容传感器设计、数据采集系统优化和图像重建等方面。本文基于8电极电容层析成像系统,针对图像重建算法开展研究。在对比分析各类图像重建算法的基础上,针对Landweber算法在ECT图像重建中的典型问题,提出改进的梯度加速Landweber算法。为获取高质量的重建图像,将粒子群优化算法引入ECT图像重建中。本文主要工作内容包括:（1）对比分析了几种传统图像重建算法的原理及优缺点,结合ECT图像重建的原理模型对传统算法的计算公式进行推导,通过数值仿真实验对传统算法的性能进行对比分析,分析结果表明:Landweber算法在图像重建的速度和精度上取得了较好的折衷性。（2）针对Landweber算法收敛速度较慢且收敛不稳定的问题,首先对几种加速Landweber算法进行性能分析,然后依据级数理论对性能较好的梯度加速Landweber算法进行深入研究,通过构造残差矩阵并添加约束因子获得新的迭代公式,最后提出一种改进的梯度加速Landweber算法并将其应用于ECT图像重建中。数值仿真实验结果表明,所提算法可在获取稳定收敛特性的同时提高图像重建的速度与精度。（3）为获取高质量的重建图像,将粒子群优化算法用于ECT图像重建。首先在粒子群算法的基础上,采用惯性权重因子的非线性收敛策略调整粒子速度,提出非线性粒子群算法,然后利用正余弦优化算法的搜索策略对非线性粒子群算法进行改进,提出一种基于正余弦搜索策略的非线性粒子群算法并将其应用到ECT图像重建中,最后通过数值仿真实验验证了所提算法的有效性。