[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

说明书

本申请涉及一种光学相位衬度成像方法和系统。所述光学相位衬度成像方法包括：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；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。

技术领域

本申请涉及光栅相衬成像领域，尤其涉及一种阶梯光栅光学相位衬度成像系统及方法。

背景技术

X射线相位衬度成像技术是利用射线穿过待测物体时的相位变化，即相移，来形成图像衬度的。利用射线相位衬度成像技术能够获得比传统射线吸收成像技术更高的图像衬度。在X射线光栅相衬成像中，通常采用相位步进算法作为待测物体吸收、折射和散射信息分离的金标准，这个方法需要在某一个投影角度等步长步进光栅，通常为四到八步，这种机械式步进光栅的方法极大地延长了数据获取时间且在CT中对装置稳定性要求极高。

如图2所示，G20为传统的步进光栅。在X射线光栅相衬成像过程中，源光栅紧邻射线源固定不动，吸收光栅G20相对于相位光栅在一个周期范围内相对平行地沿着垂直于刻线方向上等步长移动若干步，每一步探测器采集一次光强数据。完成一个光栅周期内的采集过程后，通过比较探测器上每个探测器单元对应的光强变化曲线与不存在待测物体时的光强变化曲线的差异可计算出每个像素点的衰减信息、相衬信息和暗场信息。这种方法的弊端是需要步进光栅，如果需要步进三次的话，那么需要采集六次数据，步进过程延长了数据的获取时间，不能实现一次曝光；且相位光栅或吸收光栅的周期都在几微米量级，步进精度要求亚微米量级，这对机械设备的精度、整体设备防震、环境温度等要求都非常高。

为了缩短数据获取时间，设计出一种阶梯式吸收光栅，避免了常规相位步进方法的机械式移动光栅，使得一次曝光成为可能。该阶梯光栅从结构上替代了步进操作，但是仍要求阶梯之间的偏移距离相等，因为只有当阶梯光栅之间的偏移距离相等时，采用传统方法获得的待测物体的物理信息才是准确的。

发明内容

针对上述光栅相衬成像过程中，需要采用步进方法来采集数据，数据采集时间长，以及对于阶梯光栅的机械误差采用传统方法确定的待测物体物理信息误差等问题，本申请提出了一种光学相位衬度成像方法和系统，解决了阶梯光栅制造过程中引起的机械误差影响待测物体成像准确度的问题。

为达到上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本申请披露了一种光学相位衬度成像方法。所述光学相位衬度成像方法包括：

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；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。