[發明專利]一種基于同軸CT的相位-吸收反演和材料定量成像方法

有效

• 申請號: 202011014642.9
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112179926B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 朱溢佞;廖蘇豫;張慧滔;趙星;張超
• 申請（專利權）人: 俐瑪精密測量技術（蘇州）有限公司
• 主分類號: G01N23/083
• 分類號: G01N23/083;G01N23/041
• 代理公司: 北京匯智勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11346
• 代理人: 石輝;趙立軍

1.一種基于同軸CT的相位-吸收反演和材料定量成像方法，其特征在于，包括：

步驟1，建立O-XYZ坐標系，其原點為被測物體的幾何中心，Z軸為同步輻射光源的出射方向；

步驟2，利用同步輻射光源，對圍繞Y軸旋轉的被測物體進行掃描，被測物體含有多種基材料；

步驟3，根據步驟2的掃描參數和被測物參數，為待重建的吸收圖像和相位圖像賦初值；其中，所述掃描參數包括SDD、被測物體在不同投影角度j下到探測器距離z的光強數據I_j，z、探測器單元尺寸大小、掃描射線的強度Iⁱⁿ、能量E和傳播路徑l，SDD為被測物體的幾何中心到探測器平面的距離z，所述被測物參數包括第s種基材料在能量E下的吸收因子β_s和相位因子δ_s；

步驟4，利用式(1)計算被測物體在投影角度j下第n次迭代的平面光強

式(1)中：

λ表示掃描射線的波長；

表示波數；

x表示由探測器平面的每一個探測器單元在X軸上的坐標組成的向量；

h_z表示掃描射線的菲涅爾傳播因子；

**表示卷積；

Aⁱⁿ表示預設的入射平面波場；

i表示虛數單位；

fⁿ(x，z)表示第n次迭代后的吸收圖像；

gⁿ(x，z)表示第n次迭代后的相位圖像；

步驟5，利用式(6)計算被測物體在投影角度j下第n次迭代后的光強殘差

步驟6，利用式(7)對gⁿ(x，z)和fⁿ(x，z)進行迭代重建，獲得重建吸收圖像fⁿ⁺¹(x，z)和重建相位圖像gⁿ⁺¹(x，z)：

式(7)中：

ρ²＝πλ(ζ²)

R_j為投影角度j下的投影向量；

為投影角度j下的投影向量的轉置；

ζ表示x在頻域空間對應的頻域坐標；

表示傅里葉逆變換；

表示傅里葉變換；

a和b通過式(8)表示的線性關系，利用最小二乘法擬合得到，a＞0：

δ_s＝aβ_s+b (8)

步驟7，去除圖像中空氣非零值，并分解基材料；

步驟8，如果停止條件滿足，則終止迭代。

2.如權利要求1所述的基于同軸CT的相位-吸收反演和材料定量成像方法，其特征在于，步驟7通過使用shrink函數(9)去除圖像中空氣非零值：

式(9)中，p對應為重建吸收圖像fⁿ⁺¹(x，z)和重建相位圖像gⁿ⁺¹(x，z)，當p為相位圖像gⁿ⁺¹(x，z)時，t的值比較接近常數項b，當p＝fⁿ⁺¹(x，z)時，t接近0。

3.如權利要求1所述的基于同軸CT的相位-吸收反演和材料定量成像方法，其特征在于，步驟7通過式(10)分解基材料：

式(10)中：

β₁表示基材料1的吸收因子；

β₂表示基材料2的吸收因子；

δ₁表示基材料1的相位因子；

δ₂表示基材料2的相位因子；

m(x，z)表示基材料1的分解圖像；

n(x，z)表示基材料2的分解圖像。

4.如權利要求1所述的基于同軸CT的相位-吸收反演和材料定量成像方法，其特征在于，步驟3中的待重建的吸收圖像和相位圖像初值均為0。