[发明专利]一种基于混合迭代的同轴相衬成像相位恢复方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种基于混合迭代的同轴相衬成像相位恢复方法及系统。

背景技术

X射线相位衬度成像(X-ray phase contrast imaging，XPCI)是一种X射线成像技术，利用X射线通过物体后发生的相移变化成像。基于不同的成像原理，目前有五种实现X射线相位衬度成像的技术，分别为：干涉法、衍射增强法、光栅剪切法、同轴相衬法以及编码孔径相衬成像法。同轴相衬成像装置最为简单，无需精密的光学元器件，可以基于实验室普通的微焦斑X射线源，利用X射线通过样品后在自由空间传播，基于菲涅耳衍射成像原理将相位信息转化为强度信息。

同轴相衬成像可以增强图像的边缘亮度，从而提高了图像的对比度，但这种亮度的增强不是线性的，可能会呈现出错误的样品厚度或密度。然而，可以通过算法从获得的强度图中恢复出相位分布图，正确反应出样品的真实结构与组织特性，但对基于普通微焦斑X射线源的同轴相衬成像，想实现精确相位恢复非常困难。目前，同轴相衬成像的相位恢复方法有：解析算法(或线性近似算法)和迭代算法。解析算法是将非线性方程进行线性近似得到方程的解，计算效率高，但相位的解可能不稳定。此外，由于解析算法基于一定的假设和简化，不同的方法适用的范围不同、受限于成像物体组成或者受限于成像距离。迭代算法由于近似少，适用范围更广，且简单、灵活、结果稳定、精确。其中，基于傅里叶变换(Fourier transform，FT)的迭代算法的效率高，但精度低，而基于盖师贝格-撒克斯通(Gerchberg and Saxton)算法的精度高，但效率低。

发明内容

本发明公开了一种基于混合迭代的同轴相衬成像相位恢复方法及系统，用于增强相位恢复的精确度、效率和稳定性。

本发明第一方面公开了一种基于混合迭代的同轴相衬成像相位恢复方法，包括：

采集第一位置的物体图像以及所述第一位置的背景图像；

采集第二位置的物体图像以及所述第二位置的背景图像；

根据所述第一位置的物体图像和所述第一位置的背景图像，以及所述第二位置的物体图像和所述第二位置的背景图像，将采集的所述第一位置的物体图像和所述第二位置的物体图像进行归一化处理，选择归一化处理后的所述第一位置的物体图像为参照物体图像，选择归一化处理后的所述第二位置的物体图像为对照物体图像，将所述参照物体图像和所述对照物体图像进行图像精确配准，获得第三物体图像；

根据第一迭代算法、所述第三物体图像和所述参照物体图像，计算所述第一位置的初始收敛相位分布；

根据第二迭代算法、所述第三物体图像、所述参照物体图像以及所述第一位置的初始收敛相位分布，计算所述第一位置的最终收敛相位分布。

本发明第二方面公开了一种基于混合迭代的同轴相衬成像相位恢复系统，包括：

第一单元，用于采集第一位置的物体图像以及所述第一位置的背景图像；

所述第一单元，还用于采集第二位置的物体图像以及所述第二位置的背景图像；

第二单元，用于根据所述第一位置的物体图像和所述第一位置的背景图像，以及所述第二位置的物体图像和所述第二位置的背景图像，将采集的所述第一位置的物体图像和所述第二位置的物体图像进行归一化处理，选择归一化处理后的所述第一位置的物体图像为参照物体图像，选择归一化处理后的所述第二位置的物体图像为对照物体图像，将所述参照物体图像和所述对照物体图像进行图像精确配准，获得第三物体图像；

第三单元，用于根据第一迭代算法、所述第三物体图像和所述参照物体图像，计算所述第一位置的初始收敛相位分布；

第四单元，用于根据第二迭代算法、所述第三物体图像、所述参照物体图像以及所述第一位置的初始收敛相位分布，计算所述第一位置的最终收敛相位分布。