X射線相襯成像技術(shù)由于對(duì)軟組織成像具有可見(jiàn)度高、低輻射劑量的優(yōu)勢(shì),克服了基于吸收襯度的傳統(tǒng)X射線成像在這方面的不足。在目前的適用于相襯成像的方法中,類同軸相襯成像對(duì)于光源要求較低,同時(shí)不需要復(fù)雜的光學(xué)器件,在實(shí)際的研究和應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。為將相襯成像應(yīng)用于三維成像領(lǐng)域,需要通過(guò)相位抽取來(lái)恢復(fù)相襯圖像中的相位信息。目前采用的相位抽取方法主要分為直接法和間接法兩種�，F(xiàn)有的基于直接法的相位抽取算法,均基于不同的假設(shè),滿足不同條件下的相位抽取。其優(yōu)勢(shì)在于計(jì)算時(shí)間短,但結(jié)果并不穩(wěn)定。目前對(duì)于相位抽取算法的研究均基于較為理想的成像條件,而在實(shí)際應(yīng)用中,成像系統(tǒng)的探測(cè)器分辨率和系統(tǒng)噪聲都會(huì)對(duì)相位抽取的結(jié)果有影響。本文利用基于直接法的相位抽取方法,通過(guò)改變探測(cè)器半高寬(Full Width at Half Maximum,FWHM)和系統(tǒng)噪聲大小,對(duì)這種影響進(jìn)行研究。通過(guò)均方根誤差(Root Mean Square Error,RMSE)對(duì)各相位抽取方法的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)探測(cè)器分辨率的降低或系統(tǒng)噪聲的增加會(huì)惡化相位抽取的結(jié)果,對(duì)于小尺寸的物體相位其惡化程度更為嚴(yán)重�；陂g接法的相位抽取算法通常利用迭代正則化方法,利用一定的先驗(yàn)條件,可以獲得較為穩(wěn)定的相位抽取結(jié)果。本文在基于間接法的相位抽取方法的基礎(chǔ)上,考慮了成像系統(tǒng)的非理想性,提出了基于系統(tǒng)函數(shù)補(bǔ)償?shù)南辔怀槿》椒āＭㄟ^(guò)模擬數(shù)據(jù)圓柱對(duì)-球體對(duì)仿體和實(shí)際數(shù)據(jù)氣泡膜相襯圖像對(duì)該方法進(jìn)行分析驗(yàn)證。該方法能有效提升圓柱對(duì)-球體對(duì)仿體相位抽取結(jié)果的分辨力,使得氣泡膜相襯圖像的相位抽取結(jié)果的邊緣更為清晰。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R814;O572.212
【部分圖文】：

在這段傳播距離中將與未發(fā)生畸變的波面疊加，從而產(chǎn)生干涉效應(yīng)。這樣，待測(cè)樣本的相位信息轉(zhuǎn)化成光強(qiáng)信息被探測(cè)器記錄下來(lái)。圖2-1 類同軸相襯成像原理示意圖已知樣本后表面的波面 1U r Tr ，經(jīng)過(guò)一定距離的自由傳播后，根據(jù)基于近場(chǎng)菲涅爾衍射定理，在探測(cè)器平面的波面 2U r 可以表示為 22 1exp d2ikzeU U ik zi z z 11r rr r (2-5)其中 是波長(zhǎng)。ikze 是恒定的相位項(xiàng)，因其對(duì)于圖像強(qiáng)度沒(méi)有影響，可以被忽略，所以公式(5)可以重新表示為 1U r 與傳播核函數(shù) zH r 的卷積： 2 1dikzzeU U H zi z 1 1r r r r (2-6) 21exp2zH iki z z rr (2-7)根據(jù)卷積定理，公式(2-6)可以被重新表示為 12 1 zU r F F U F H (2-8)其中，F(xiàn) 為傅里葉變換算子，1F 為傅里葉逆變換算子。從而可以得到探測(cè)器所記錄的光強(qiáng) 2I r Ur 。上述得到的光強(qiáng)只適用于與入射光為類平面波的情況。由幾何光學(xué)原理可以得出，當(dāng)光照射的樣本中的結(jié)構(gòu)偏離中心光軸時(shí)，在探測(cè)器上其對(duì)應(yīng)的圖像也會(huì)相應(yīng)發(fā)生偏移

由于對(duì)于類同軸相襯成像來(lái)說(shuō)，微焦點(diǎn)源的尺寸對(duì)光的空間相干性有影響，從而會(huì)影響相襯圖像的對(duì)比度。針孔成像時(shí)光源強(qiáng)度分布在像面的投影示意圖如圖2-2所示。假設(shè)光源的強(qiáng)度分布為S Q ，則其投影到像面的強(qiáng)度分布為 2 1S R R Q ，負(fù)號(hào)表示光源投影到像面上的強(qiáng)度分布與光源本身的強(qiáng)度分布方向相反。對(duì)于基于吸收襯度的傳統(tǒng)X射線成像，待測(cè)樣本后邊面緊貼探測(cè)器，這種情況下2R 接近與零， 2 1S R R Q 對(duì)于相襯成像的結(jié)果影響非常小、可以忽略。而在基于微焦點(diǎn)源的相襯成像中，由于2R 不為零，且通常1R 同2R 的大小接近，則光源投影到像面上的強(qiáng)度分布不可被忽略。在類同軸相襯成像中，采用微焦點(diǎn)源

常小的點(diǎn)光源可以假設(shè)為理想的點(diǎn)光源，對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)中的視網(wǎng)膜，其接收?qǐng)D像可假設(shè)為與其本身完全一致，則其相對(duì)強(qiáng)度與視網(wǎng)膜上距離的關(guān)系可以表示為圖2-3中垂直的綠色虛線。但實(shí)際上，視網(wǎng)膜接收點(diǎn)光源的強(qiáng)度分布是圖2-3中紅色曲線所示的情況，紅色曲線即是視覺(jué)系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的剖面圖。圖2-3 人眼視網(wǎng)膜上的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)而對(duì)于X射線成像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，也符合上面提到的視覺(jué)系統(tǒng)的情況。X射線成像系統(tǒng)需要將接收到的X射線的光子轉(zhuǎn)化成電子，才能對(duì)其進(jìn)行后處理。光子在熒光屏內(nèi)傳播時(shí)，除散射、漫射和吸收現(xiàn)象外，還存在光子密度還與傳播距離的平方成反比的現(xiàn)象，也就是說(shuō)光子在熒光屏內(nèi)部的分布與X射線在開(kāi)始時(shí)進(jìn)入熒光屏發(fā)生相互作用的深度有關(guān)。下面以圖2-4說(shuō)明上述內(nèi)容，(a)中三個(gè)黑點(diǎn)分表表示三個(gè)不同的光子與熒光屏發(fā)生相互作用的位置，每個(gè)位置的光子都會(huì)被發(fā)散。圖2-4(b)上圖定性地給出處在不同深度的熒光屏對(duì)于相互獨(dú)立的光子的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853984