本文通过对层析成像方法的研究，建立了混凝土缺陷检测的超声反演和层析成像方法，利用计算机成像技术，采用有序波前重建的弯曲射线追踪算法和求解大型稀疏矩阵的带阻尼的最小二乘反演算法，研制了超声波层析成像系统，分析混凝土构件的超声波声时数据，得到反映混凝土构件内部声速变化的二维CT图像，直观地反映混凝土构件中缺陷所在断面的位置与范围。通过实验验证了该系统可以检测混凝土构件中缺陷的大小和形状。

为获得更清晰的图像检测效果，在超声波波动传播原理的基础上，采用超声阵列检测方法设计超声层析成像（CT）系统。将射线追踪算法引入到层析成像中，基于SIRT重建算法，实现速度重建。通过数值仿真表明：层析成像效果得到明显改善。

为提高肿瘤放射治疗计划系统中数字重建影像部分的计算效率,采用基于图形处理器的并行计算技术,对数字重建影像过程中最耗费计算机时的两部分,即由计算机断层扫描获取射野坐标系中的模体密度分布和射线追踪生成数字重建影像图像,实现了加速计算。在常用的个人计算机上,它们分别能够达到14～50和20～90倍的加速,对于实施实时治疗计划有重要实用价值。