乳腺癌已成为女性的头号癌症,其防控关键在于普及乳腺筛查。数字乳腺X射线摄影(Digital Mammography,DM)是乳腺筛查首选的影像检查手段,其具有空间分辨率高、辐射剂量低等优点,但无法解决三维组织堆叠的问题。数字乳腺体层合成(Digital Breast Tomosynthesis,DBT)是基于DM发展的新成像技术,通过射线源进行有限角度低剂量曝光,采集有限数量的投影并进行近似三维重建,所得体层图像能有效解决DM的组织重叠问题并提供更丰富的诊断信息。国内DBT系统及成像方法的研究较少,本文针对乳腺成像特点和体层合成技术进行乳腺2D/3D成像关键技术研究,主要工作如下:(1)提出并实现一种基于LP-DUM乳腺图像多尺度对比度增强算法。针对乳腺2D图像差异小等问题,在LP多尺度分解中,利用乳腺局部调整项和全局约束项构建可变权重并进行动态非锐化掩膜增强,以实现局部去噪和边缘增强。通过体模和乳腺增强实验可得,本文算法结果对比度增强效果好且无明显噪声放大,信息熵和细节对比更丰富,较好保留轮廓和边缘同时提升图像观感。(2)提出并实现一种基于SATpV的DBT快速迭代重建算法。针对DBT有限角度低剂量欠采样问题,以SART为基础,提出前向和反向投影的权重快速计算方法,并针对图形处理单元进行并行重建架构优化,同时提出选择性各向异性全变差项(SATpV)进行正则化约束,最后利用投影重排策略加快重建收敛速度。通过仿真体模和样机数据进行对比实验,结果证明本算法的重建效果最佳且无明显失真,9秒内完成五次迭代重建,满足临床应用时效需求。(3)提出并实现一种基于图像质量驱动的几何参数标定研究。针对机架装配和抖动等误差导致重建图像存在几何伪影此问题,利用解析法进行初始几何参数集求解,再以初始解进行图像重建,对所得图像的梯度范数作图像质量并以此作为最优化目标函数进行寻优,最终获得几何参数集最优解。通过仿真和样机数据进行验证,结果显示本算法所得结果在CBCT/DBT图像重建质量改善显著,几何标定精度较高。(4)提出并实现一种基于全局投影修正的截断伪影抑制及图像重建算法。针对有限尺寸探测器和大角度扫描造成投影截断而产生阶梯截断伪影此问题,在DBT图像迭代重建中同步计算相邻投影截断差异容积,利用全局投影通过WBP修正对应容积图像,并利用邻域背景基值补偿截断容积的体素,依次进行前向和逆向投影更新重建。通过仿真和真实体模进行对比测试,结果表明本方法所得图像无明显截断伪影存在,伪影抑制效果明显。本文针在图像增强、图像重建、几何校正和截断伪影抑制等关键技术均取得初步成果,但由于实验条件和时间等限制,相关研究有待深入探究。