随着近年来我国核工业的快速发展,核设施以及放射源等的应用已经越来越广泛。目前,旧的原有的核设施部分已经开始退役而更多的正面临着退役,新的许多核设施还在陆续建设中,以取代旧的核设施,在未来的几十年内我国都将会不断有核设施需要退役,因此开展研究与核设施的退役相关的源项调查技术是刻不容缓的。核设施退役中的源项调查过程的重点是确定污染核素类型、估算放射性物质滞留量和残留量以及确定污染区域的边界等。放射性物质滞留量和残留量的估算通常使用Y谱无损分析方法来测定。而Y相机作为一种常用Y射线成像设备,是一种能够快速在远距离条件下,以最直观可视的方式得到放射源位置分布以及污染区的剂量分布的显像设备,目前被广泛用于各种核设施的辐射防护、退役去污、核事故响应、屏蔽评估、环境保护、核废物分类测量及国土安全等领域。通过γ谱法对滞留量和残留量进行比较准确的估算,需要计算或测量得到准确的放射源探测效率,而其中的关键技术之一是获取放射源的三维分布。但Y相机只能得到放射源的二维图像,而只有得到放射源的三维分布,才能实现对滞留量和残留量进行比较准确的估算。因此如果能通过Y相机得到的二维图像重构放射源的三维分布将会是非常有意义的。本研究在对Y相机成像机理的研究基础上,提出了根据Y相机图像进行放射源三维分布重构的思路。在深入调研现有可实现三维分成成像方式之后,设计了以CT图像重建算法中统计重建为基础的放射源三维分布重建技术路线。采用将三维分布重构分解成将厚针孔图像还原为理想针孔图像和理想针孔图像重建两步的方法,将整个过程划分为图像去噪、图像复原和图像重建三个模块。图像复原选用适用于厚针孔空间移变系统的Richardson迭代复原算法,图像重建算法采用统计重建算法中的ML-EM重建算法。据此技术方案,实施了相应的具体物理和数学模型构建及程序算法编写。其中图像复原中设计了模拟和实验下的点扩散函数模型,并编写了γ相机数据读取、图像旋转、图像复原及Y相机图像查看程序：图像重建中设计了平行束和小孔成像重建物理模型,采用了任意角度、任意位置多幅图像联合进行重建的方式,以期在实际有最大的适用性,据此编制了三维分布重构程序,定义了三维分布数据输出格式并编制了三维分布数据的切片和3D查看程序。使用蒙卡程序建立了γ相机模拟模型并进行多种成像模拟,并用模拟数据对设计方案和程序进行检验调试。最后,本研究对γ相机进行了刻度和调节,使其能够得到较为真实地实验放射源图像。使用γ相机实验数据进行三维分布重构。从模拟和实验数据的重建结果来看,本文提出的方案是可行的,统计重建算法可以在少量图片情况下对放射源三维分布进行重构,得到较为准确的放射源位置分布和强度分布结果。