[发明专利]一种基于逐像素高斯函数拟合法的X射线边界照明成像方法

说明书

本发明公开了一种基于逐像素高斯函数拟合法的X射线边界照明成像方法，是应用于沿Z轴向上依次设置有X射线源、调制掩膜、分析探测掩膜和图像探测器所构成的X射线边界照明成像系统中，且在沿Y轴向上中心对齐；X射线入射到调制掩膜被空间调制，出射的调制X射线在穿透被成像物后，入射到分析探测掩膜，X射线的空间调制被转换成光强变化后，被图像探测器记录；利用提出的逐像素高斯拟合法处理图像探测器记录的投影图像，可同时获取被成像物的吸收信号、折射信号和散射信号。本发明能够解决光强曲线的偏置不为零时被成像物的吸收、折射和散射信号的准确提取问题，能够解决光强分布非均一导致的信号提取不准确问题。

技术领域

本发明涉及X射线成像方法领域，具体的说是一种基于逐像素高斯函数拟合法的X射线边界照明成像方法。

背景技术

X射线边界照明成像方法具有多模式成像能力，能够同时获取被成像物体的吸收信号、折射信号和散射信号。作为现有X射线吸收衬度成像技术的有力补充，X射线边界照明成像方法具有高空间分辨率、高灵敏度等优点，在临床前乳腺成像、工业无损检测、食品安全检测等众多领域具有广阔的潜在应用价值。X射线边界照明成像方法利用调制掩膜对入射X射线的振幅进行空间调制，而物体内部折射率的空间分布差异会导致X射线空间调制的局部扭曲。这些局部扭曲被分析探测掩膜转换成可被探测器测量的光强变化。特别地，X射线边界照明成像方法对X射线源的空间相干性和时间相干性几乎没有要求，因此被认为是最有可能推广到临床应用的X射线多模式成像方法之一。

当前，X射线边界照明成像方法通常采用三图全局拟合法来进行多模式成像的图像数据采集，和提取被成像物体的吸收、折射和散射信号。三图全局拟合法要求：光强曲线的偏置必须为零。偏置不为零时，三图全局拟合法不能准确提取被成像物体的吸收信号、折射信号和散射信号；视场范围内光强分布必须均一。而事实上，调制掩膜或分析探测掩膜不可避免地存在局部缺陷，将会导致光强分布的非均一。在这种情形下，三图全局拟合法不能准确提取被成像物体的吸收信号、折射信号和散射信号。这些局限性阻碍了X射线边界照明成像方法在材料科学等要求定量表征领域的推广应用。因此，发展新的X射线边界照明成像方法，克服三图全局拟合法要求光强曲线偏置为零、光强分布必须均一的局限性，就成为X射线边界照明成像方法推广应用进程中需要解决的问题之一。

发明内容

本发明为避免现有成像方法的不足之处，提出一种基于逐像素高斯函数拟合法的X射线边界照明成像方法，以期能在光强曲线的偏置不为零时，准确提取被成像物的吸收、折射和散射信号；在光强分布不满足均一条件时，准确提取被成像物的吸收、折射和散射信号，从而为实现准确、定量、普适的X射线边界照明成像提供新途径。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种基于逐像素高斯函数拟合法的X射线边界照明成像方法的特点是应用于由X射线源、调制掩膜、分析探测掩膜和图像探测器组成的X射线边界照明成像系统中，

以所述X射线源的位置点为坐标系原点O，以光轴方向为Z轴向，垂直于光轴、且平行于所述调制掩膜的调制结构方向为Y轴向，以共同垂直于光轴和所述调制掩膜的调制结构方向为X轴向，建立直角坐标系O-XYZ；

在沿Z轴向上依次设置有所述X射线源、调制掩膜、分析探测掩膜和图像探测器；且所述X射线源、调制掩膜、分析探测掩膜和图像探测器在沿Y轴向上中心对齐；

所述X射线边界照明成像方法是按如下步骤进行：

步骤1、设置各器件相关位置，且满足：0＜d₂₁＜d₃₁＜d₄₁，其中，d₂₁为所述调制掩膜与所述X射线源在沿Z轴向上的相对距离，d₃₁为所述分析探测掩膜与所述X射线源在沿Z轴向上的相对距离，d₄₁为所述图像探测器与所述X射线源在沿Z轴向上的相对距离；

步骤2、获取背景投影图像：