[發明專利]一種基于混合迭代的同軸相襯成像相位恢復方法及系統

有效

• 申請號: 201310485409.2
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103559698B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 桂建保;鄭海榮;陳垚;胡戰利
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,熊永強

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種基于混合迭代的同軸相襯成像相位恢復方法及系統。

背景技術

X射線相位襯度成像(X-ray phase contrast imaging，XPCI)是一種X射線成像技術，利用X射線通過物體后發生的相移變化成像。基于不同的成像原理，目前有五種實現X射線相位襯度成像的技術，分別為：干涉法、衍射增強法、光柵剪切法、同軸相襯法以及編碼孔徑相襯成像法。同軸相襯成像裝置最為簡單，無需精密的光學元器件，可以基于實驗室普通的微焦斑X射線源，利用X射線通過樣品后在自由空間傳播，基于菲涅耳衍射成像原理將相位信息轉化為強度信息。

同軸相襯成像可以增強圖像的邊緣亮度，從而提高了圖像的對比度，但這種亮度的增強不是線性的，可能會呈現出錯誤的樣品厚度或密度。然而，可以通過算法從獲得的強度圖中恢復出相位分布圖，正確反應出樣品的真實結構與組織特性，但對基于普通微焦斑X射線源的同軸相襯成像，想實現精確相位恢復非常困難。目前，同軸相襯成像的相位恢復方法有：解析算法(或線性近似算法)和迭代算法。解析算法是將非線性方程進行線性近似得到方程的解，計算效率高，但相位的解可能不穩定。此外，由于解析算法基于一定的假設和簡化，不同的方法適用的范圍不同、受限于成像物體組成或者受限于成像距離。迭代算法由于近似少，適用范圍更廣，且簡單、靈活、結果穩定、精確。其中，基于傅里葉變換(Fourier transform，FT)的迭代算法的效率高，但精度低，而基于蓋師貝格-撒克斯通(Gerchberg and Saxton)算法的精度高，但效率低。

發明內容

本發明公開了一種基于混合迭代的同軸相襯成像相位恢復方法及系統，用于增強相位恢復的精確度、效率和穩定性。

本發明第一方面公開了一種基于混合迭代的同軸相襯成像相位恢復方法，包括：

采集第一位置的物體圖像以及所述第一位置的背景圖像；

采集第二位置的物體圖像以及所述第二位置的背景圖像；

根據所述第一位置的物體圖像和所述第一位置的背景圖像，以及所述第二位置的物體圖像和所述第二位置的背景圖像，將采集的所述第一位置的物體圖像和所述第二位置的物體圖像進行歸一化處理，選擇歸一化處理后的所述第一位置的物體圖像為參照物體圖像，選擇歸一化處理后的所述第二位置的物體圖像為對照物體圖像，將所述參照物體圖像和所述對照物體圖像進行圖像精確配準，獲得第三物體圖像；

根據第一迭代算法、所述第三物體圖像和所述參照物體圖像，計算所述第一位置的初始收斂相位分布；

根據第二迭代算法、所述第三物體圖像、所述參照物體圖像以及所述第一位置的初始收斂相位分布，計算所述第一位置的最終收斂相位分布。

本發明第二方面公開了一種基于混合迭代的同軸相襯成像相位恢復系統，包括：

第一單元，用于采集第一位置的物體圖像以及所述第一位置的背景圖像；

所述第一單元，還用于采集第二位置的物體圖像以及所述第二位置的背景圖像；

第二單元，用于根據所述第一位置的物體圖像和所述第一位置的背景圖像，以及所述第二位置的物體圖像和所述第二位置的背景圖像，將采集的所述第一位置的物體圖像和所述第二位置的物體圖像進行歸一化處理，選擇歸一化處理后的所述第一位置的物體圖像為參照物體圖像，選擇歸一化處理后的所述第二位置的物體圖像為對照物體圖像，將所述參照物體圖像和所述對照物體圖像進行圖像精確配準，獲得第三物體圖像；

第三單元，用于根據第一迭代算法、所述第三物體圖像和所述參照物體圖像，計算所述第一位置的初始收斂相位分布；

第四單元，用于根據第二迭代算法、所述第三物體圖像、所述參照物體圖像以及所述第一位置的初始收斂相位分布，計算所述第一位置的最終收斂相位分布。