[發明專利]X射線相位襯度圖像提取方法、裝置、終端及存儲介質

有效

• 申請號: 202011437945.1
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112568923B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 駱榮輝;李志成;葛永帥;趙源深
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

本發明公開了一種X射線相位襯度圖像提取方法、裝置、終端及存儲介質，其中方法包括：基于X射線光源、探測器、待測物體構建無光柵結構Talbot?Lau相襯成像裝置；調節X射線光源的工作電壓和工作電流，采集待測物體在高能和低能時的投影圖像，記為X射線雙能吸收襯度圖像；將X射線雙能吸收襯度圖像輸入至訓練好的深度神經網絡模型，輸出得到相位襯度圖像，深度神經網絡模型根據帶光柵結構的Talbot?Lau相襯成像裝置采集到的樣本相位步進投影圖像和無光柵結構的Talbot?Lau相襯成像裝置采集到的雙能吸收襯度圖像訓練得到。通過上述方式，本發明能夠在不需要光柵的情況下提取出物體的相襯圖像，提取過程更為快捷。

技術領域

本發明涉及X射線成像技術領域，特別是涉及一種X射線相位襯度圖像提取方法、裝置、終端及存儲介質。

背景技術

傳統的X射線吸收襯度成像技術是利用物質內部密度分布的差異造成對X射線吸收特性的不同來實現對物體內部結構的成像。它對存在明顯密度分布差異的結構或組織可以獲得很好的成像襯度，如不同密度的物質分布的界面，行李箱中的金屬刀具，人體骨骼和肌肉的分布等。但對于密度分布差異小的由輕元素組成的材料或生物軟組織，如關節軟骨、乳腺、肝臟等人體軟組織及聚乙烯材料等都是以輕Z元素為主要成分，對X射線的吸收通常都很弱，所以幾乎無法通過傳統的基于吸收襯度的X射線成像技術看到它們的內部結構。

而X射線相位襯度成像技術是利用成像物質對X射線的折射作用產生成像襯度的。對于由輕元素物質，X射線穿透物質時，引起的相位變化量是吸收變化量的103倍以上。因此X射線相位襯度成像技術在未來的材料科學及臨床醫學中具有非常廣泛的應用研究前景。

目前，研究人員已提出了多種X射線相位成像技術實現方法，包括X射線晶體干涉儀相襯成像法、X射線衍射增強相襯成像法、X射線相位傳播相襯成像法、X射線光柵相襯成像法等。其中晶體干涉儀法、衍射增強法及相位傳播法這三種成像方法對X射線光源的相干性要求較高，一般需要同步輻射光源作為射線源，所以難以得到廣泛的商業應用。而對于光柵相襯成像方法，其利用Talbot效應和Lau效應的原理，降低了對光源相干性的要求，可以使用普通的X射線光源實現相位襯度成像。但這種成像裝置除了光源和平板探測器外，還有三塊微米級的光柵，其中有兩塊光柵須是吸收光柵，且成像過程中通常需要對其中一塊吸收光柵作相位步進運動才能成功提取出相位圖像。這不僅增加了成像裝置的復雜度和造價，更重要是吸收光柵的存在極大降低了輻射劑量的利用效率，同時，相位步進過程也極大地增加了成像時間并且使之難以和CT掃描技術融合。

發明內容

本發明提供一種X射線相位襯度圖像提取方法、裝置、終端及存儲介質，以解決現有的X成像依賴于光柵來實現，過程復雜、造價高且輻射劑量大的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種X射線相位襯度圖像提取方法，其包括：基于X射線光源、探測器、待測物體構建無光柵結構Talbot-Lau相襯成像裝置；調節X射線光源的工作電壓和工作電流，采集待測物體在高能和低能時的投影圖像，記為X射線雙能吸收襯度圖像；將X射線雙能吸收襯度圖像輸入至訓練好的深度神經網絡模型，輸出得到相位襯度圖像，深度神經網絡模型根據帶光柵結構的Talbot-Lau相襯成像裝置采集到的樣本相位步進投影圖像和無光柵結構的Talbot-Lau相襯成像裝置采集到的雙能吸收襯度圖像訓練得到。

作為本發明的進一步改進，調節X射線光源的工作電壓和工作電流，采集待測物體在高能和低能時的投影圖像，記為X射線雙能吸收襯度圖像，包括：調節X射線光源的低能工作電壓和工作電流，采集待測物體的投影圖像，記為X射線低能吸收襯度圖像；調節X射線光源的高能工作電壓和工作電流，采集待測物體的投影圖像，記為X射線高能吸收襯度圖像。