[发明专利]一种光学相位衬度成像系统、方法及计算机可读媒质

权利要求书

1.一种光学相位衬度成像方法，其特征在于，包括：

获取存在待测物体时射线穿过阶梯光栅块后探测器单元组测到的第一光强值；所述阶梯光栅块沿刻线方向分为多层阶梯光栅单元，一个阶梯光栅块内阶梯光栅单元之间沿着垂直于刻线方向上相互偏移；所述一个阶梯光栅块内的相邻两层阶梯光栅单元在垂直于刻线方向上的偏移量是随机的；

根据所述第一光强值，基于拟合算法，确定用于表征存在待测物体时的第一光强变化曲线的至少一个第一参数值；

获取不存在待测物体时射线穿过阶梯光栅块后所述探测器单元组测到的第二光强值；

根据所述第二光强值，基于拟合算法，确定用于表征不存在待测物体时的第二光强变化曲线的至少一个第二参数值；

基于所述至少一个第一参数值和至少一个第二参数值，确定所述待测物体的至少一个物理信息。

2.根据权利要求1所述的光学相位衬度成像方法，其特征在于，第一参数值包括第一光强变化曲线在一个周期内光强的平均值a、相位和振幅值b；第二参数值包括第二光强变化曲线在一个周期内光强的平均值a₀、相位和振幅值b₀。

3.根据权利要求2所述的光学相位衬度成像方法，其特征在于，所述确定第一参数值的拟合的过程是通过最小二乘法寻找合适的a、T_c和T_s，使得下式的残差平方和E最小的过程：

其中，k为阶梯光栅块的层级序号，n为阶梯光栅块的层数，n＝2,3,···；I_k为第k层阶梯光栅对应的探测器单元接收的光强值；为第一光强变化曲线在一个周期内光强的相位；b为第一光强变化曲线在一个周期内光强振幅值；a为第一光强变化曲线在一个周期内光强的平均值；X是阶梯光栅块相邻两层间的偏移量，p₂为阶梯光栅块的光栅周期。

4.根据权利要求3所述的光学相位衬度成像方法，其特征在于，所述拟合的过程还包括：

构造矩阵

基于构造的矩阵，将残差平方和公式表示为E＝(y-Mx)^T(y-Mx)；

求导确定当E最小时，x的最小二乘解为此时光强变化曲线在一个周期内光强的平均值相位振幅值和是a、T_c和T_s的最小二乘拟合值。

5.根据权利要求2所述的光学相位衬度成像方法，其特征在于，所述确定第二参数值a₀、和b₀的拟合过程采用求取最小残差平方和的方法。

6.根据权利要求2所述的光学相位衬度成像方法，其特征在于，所述待测物体的物理信息包括衰减信息相衬信息和暗场信息的一种或多种，其中，p₂为阶梯光栅块的光栅周期；V为第一光强变化曲线的可见度V＝b/a，V₀为第二光强变化曲线的可见度V₀＝b₀/a₀，D表示光学相位衬度成像过程中相位光栅和阶梯光栅之间的距离。

7.一种光学相位衬度成像系统，其特征在于，包括：

射线源；

阶梯光栅，所述阶梯光栅包含多个阶梯光栅块，一个阶梯光栅块沿刻线方向分为多层阶梯光栅单元，一个阶梯光栅块内阶梯光栅单元之间沿着垂直于刻线方向上相互偏移；所述一个阶梯光栅块内的相邻两层阶梯光栅单元在垂直于刻线方向上的偏移量是随机的；探测器，所述探测器接收射线源辐射的射线

处理装置，所述处理装置包括：获取模块，配置为获取存在待测物体时一个探测器单元组测到的第一光强值；

所述获取模块，进一步获取不存在待测物体时所述探测器单元组测到的第二光强值；

参数确定模块，配置为根据所述第一光强值，确定用于表征存在待测物体时的第一光强变化曲线的至少一个第一参数值；

所述参数确定模块，进一步根据所述第二光强值，确定用于表征不存在待测物体时的第二光强变化曲线的至少一个第二参数值；

物体信息确定模块，配置为基于所述第一参数值和第二参数值，确定所述待测物体的至少一个物理信息。