[发明专利]一种面向非理想相衬成像系统的频域正则化相位抽取方法

摘要

本发明涉及一种面向非理想相衬成像系统的频域正则化相位抽取方法，包括采集刀口图像，获得对应的表征系统特性的线扩散函数；得到放置成像物体，对其成像，获得成像结果；对成像结果傅里叶变换；此构建出矩阵形式的成像模型；迭代求取全频率范围吸收项的临时解；通过快速梯度投影算法，实现获取最终包含相位信息的吸收项；求出表征物体内部结构的相位信息图像。

主权项

一种面向非理想相衬成像系统的频域正则化相位抽取方法，包括下列步骤：①设置X射线类同轴相衬成像参数和数字放射成像系统的曝光参数，在待成像的物平面位置放置刀口器具，采集获得刀口图像，从图像中获取不同位置的刀口截面曲线，将刀口截面曲线进行平均得到平均曲线，再对平均曲线求导数，获得对应的表征系统特性的线扩散函数；②将线扩散函数在直角坐标系中旋转一周，计算得到二维点扩散函数是空间坐标，对其求傅里叶变换得到为空间频率；③放置成像物体，对其成像，获得成像结果M是成像放大倍数；④对成像结果傅里叶变换，得到FT为傅里叶变换算子；计算λ为X射线波长，re＝2.82×10‑15m为经典电子半径，π为圆周率，R2为物体到探测器的距离，σKN为康普顿散射截面，可以用下式计算这里η＝E/511keV，E为X射线能量，通过频率离散化，构建出和的矩阵形式，即以此构建出矩阵形式的成像模型b＝H·x，这里，为待求解的软组织吸收项的傅里叶变换，即为实际获取的频率位置对应的一系列离散频率值，为投影电子密度；⑤利用成像模型中H为对角矩阵的特性，依据迭代公式分别对待求吸收项的各频率成分进行迭代逼近，即逼近对应的吸收项频率成分获得全频率范围吸收项的临时解yn，迭代公式中j＝1,2...k，对应离散化的第j个频率分量，ωj≤1为频率权重因子，用来控制算法的收敛，n为当前迭代次数，H*为H的共轭复数，L为利普希茨常数，对应矩阵H*·H的最大特征值；⑥通过快速梯度投影算法，针对对临时解yn实现正则化逼近最小值，以此获取最终包含相位信息的吸收项εTV为正则化因子，其值与图像信噪比有关，通过正则化方法中L曲线方法求得；⑦对吸收项FT(A)进行傅里叶逆变换，而后利用吸收项与相位信息之间的关系，求出表征物体内部结构的相位信息图像