[发明专利]基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机

说明书

本发明提供了一种基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机，属于X射线计算关联成像及X射线单像素成像领域技术研究领域，其包括：X射线调制系统、X射线调制控制系统、X射线单像素探测器、总控制系统单元、时间同步系统、计算成像系统；总控制系统单元通过软件控制各个模块；时间同步系统控制各个模块同步以自动采集；计算成像系统用于将X射线单像素探测器采集到的信号与预设定的调制矩阵进行二阶关联运算或压缩感知计算或深度学习计算，得到待测物体的像。本发明提供的基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机，实现单像素成像，在保证成像质量下大大减小采样次数，降低成像过程中的X射线辐射剂量。

技术领域

本发明涉及X射线计算关联成像及X射线单像素成像领域技术研究领域，特别是涉及一种基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机。

背景技术

X射线作为一种具有高穿透性的光源，可以快速地对样品实现非侵入式成像，作为一种强有力的成像诊断技术一直被广泛地应用在工业、医学以及基础科学领域。作为波长更短、光子能量更高的电磁波，X射线在得到样品内部结构的同时也会造成辐射伤害。例如在医学领域，细胞接受过多的辐射会使癌变几率大大提升。因此如何在保证成像质量的同时减小X射线的辐射剂量，是人们关注的问题。此外，大阵面高像素的X射线探测器的结构复杂，造价昂贵，也给工业、医学以及基础科学领域带来一定的经济压力。

结合关联成像技术的X射线关联成像可以很好的解决X射线的高能辐射及降低对X射线探测器的要求的问题。强度关联成像作为一种间接成像方式，自1995年首次在实验室利用量子光源实现过后便因为其独特的性质迅速发展起来。这种非定域的成像方式颠覆了人们对于传统成像的认知：通过分束测定或预设置照射在物体上的光场分布，将其与经过物体的投射(或反射)总光强进行统计关联运算便可复原物体的图像。这样可以避免光能量分配在面阵式探测器的每个像素上，从而提高物光信号的强度，降低散粒噪声的影响，提高信噪比。成像原理上的不同使得鬼成像的方法比起传统成像而言不仅可以实现超分辨率的成像，还可实现极弱光照下的成像。然而，由于X射线的波长太短，没有合适的空间光调制器件对光场进行已知及可控的调制，因此目前已报道的对X射线鬼成像的实验均为随机调制后的赝热光，不仅需要大面阵的X射线探测器对调制后的光场进行预测量，而且需要大量采集次数才能将物体的像恢复出来，且成像效果较差。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机，其能够对X射线进行可控及特定的调制，实现X射线计算关联成像。

本发明的另一个目的是提供基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机，实现单像素成像，在保证成像质量下大大减小采样次数，降低成像过程中的X射线辐射剂量。

特别地，本发明提供了一种基于X射线计算关联成像的X射线单像素相机，包括：X射线调制系统、X射线调制控制系统、X射线单像素探测器、总控制系统单元、时间同步系统、计算成像系统；

所述X射线调制系统，用于对X射线进行调制；所述X射线调制控制系统，用于控制所述X射线调制系统；所述X射线单像素探测器，用于采集信号；所述总控制系统单元通过软件控制各个模块；所述时间同步系统控制各个模块同步以自动采集；所述计算成像系统，用于将所述X射线单像素探测器采集到的信号与预设定的调制矩阵进行二阶关联运算或压缩感知计算或深度学习计算，得到待测物体的像。

可选地，还包括用于发射X射线的X光源。

可选地，待测物体放置在所述X光源与所述X射线调制系统之间拍摄。

可选地，待测物体放置在所述X射线调制系统与所述X射线单像素探测器之间拍摄。

可选地，所述X射线调制系统包括调制矩阵，所述调制矩阵包括若干个矩阵单元；任一所述矩阵单元为在X射线吸收材料上镂空有不同的预定图案；所述X射线调制控制系统控制所述X射线调制系统移动，以使得X射线照射在一个所述矩阵单元，以形成与所述预定图案相同分布的X射线图样。