[发明专利]单次曝光的硬X射线光栅干涉仪的信息提取方法

摘要

本发明公开了一种单次曝光的硬X射线光栅干涉仪的信息提取方法，其特征是按如下步骤进行：1移动任一光栅，使硬X射线光栅干涉仪工作在光强变化曲线的左半腰或右半腰位置处；2分别获取背景投影图像和被成像物体的投影图像；3获取归一化的被成像物体的投影图像，对其进行取对数处理；4根据对数结果，构建表达式进行傅立叶变换；5根据傅里叶变换结果，利用逆傅里叶变换，分别提取被成像物体的吸收和相移信号。本发明摒弃了繁琐的光栅扫描流程，简化了硬X射线光栅干涉仪的图像获取流程，能够实现快速、低辐射剂量的硬X射线相位衬度成像，从而提高了成像效率，为低辐射剂量临床医学成像提供新途径。

主权项

1.一种单次曝光的硬X射线光栅干涉仪的信息提取方法，所述硬X射线光栅干涉仪包括：X射线源、源光栅G0、分束光栅G1、分析光栅G2、探测器；其特征是，所述信息提取方法按如下步骤进行：步骤1、固定所述源光栅G0、分束光栅G1和分析光栅G2中的任意两个光栅，并沿着移动方向将另一个光栅移动自身四分之一的光栅周期，使得所述硬X射线光栅干涉仪工作在光强变化曲线的左半腰或右半腰位置处；所述移动方向为同时垂直于光轴和光栅栅条的方向；步骤2、启动所述X射线源和所述探测器，设置曝光时间为t；利用所述探测器按照所述曝光时间t获取初始背景的投影图像I0后，关闭所述X射线源；步骤3、将被成像物体放置到所述分束光栅G1的视场中央后，启动所述X射线源，并利用所述探测器按照所述曝光时间t获取所述被成像物体的投影图像ID后，关闭所述X射线源；步骤4、对所述被成像物体的投影图像ID进行背景归一化处理，得到归一化投影图像I′D，其中I′D＝ID/I0；步骤5、对归一化投影图像I′D进行取对数处理，得到处理结果ln(I′D)；步骤6、对表达式K1‑ln(I′D)作一维傅里叶变换，得到变换结果F；K1为常数，且满足K1＝lnS(p2/4)或K1＝lnS(‑p2/4)，其中，p2是所述分析光栅G2的光栅周期；S(p2/4)为所述硬X射线光栅干涉仪的光强变化曲线在p2/4处的数值；步骤7、根据变换结果F，利用式(1)得到所述被成像物体的电荷密度投影的一维傅里叶变换结果F1：F1＝F/(σKN+iK2λ2reu/M)  (1)式(1)中，σ_KN表示单个自由电子的康普顿散射截面，i表示虚数单位，i²＝‑1，K₂为常数，且满足或其中S′(p₂/4)表示所述硬X射线光栅干涉仪光强变化曲线的一阶空间导数在p₂/4处的数值，d_T是所述分束光栅G1到所述分析光栅G2之间的轴向距离，λ表示所述X射线源的等效波长，r_e是经典电子半径，u表示空间频率，M是所述硬X射线光栅干涉仪的几何放大率；步骤8、利用式(2)提取所述被成像物体的吸收信号T：式(2)中，表示一维逆傅里叶变换；步骤9、利用式(3)提取所述被成像物体的相移信号Φ：以所述被成像物体的吸收信号T和相移信号Φ作为信息提取结果。