硬X射線衍射增強(qiáng)成像CT.pdf

1、衍射增強(qiáng)成像(DiffractionEnhancedImaging)作為一種X射線相位襯度成像技術(shù)，近年來已成為X射線成像研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。利用同步輻射光源，衍射增強(qiáng)成像對(duì)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分辨能力已經(jīng)達(dá)到微米量級(jí)，同時(shí)根據(jù)相位襯度成像原理，可以將X射線可檢測(cè)的物質(zhì)范圍延伸到由輕元素組成的生物軟組織以及有機(jī)材料等弱吸收物質(zhì)，這是傳統(tǒng)的X射線成像方法所不能比擬的。目前，衍射增強(qiáng)成像在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及材料學(xué)等領(lǐng)域的探索性研究中取得了巨大成功

2、，因此對(duì)衍射增強(qiáng)成像CT技術(shù)的研究具有重大的理論與實(shí)際意義。 本論文基于衍射增強(qiáng)成像技術(shù)開展了如下三方面研究：平行束CT系統(tǒng)的幾何失真校正、衍射增強(qiáng)成像中多種信息的CT重建以及衍射增強(qiáng)成像中的圖像融合。首先，本論文通過分析平行束CT系統(tǒng)的理想成像關(guān)系，提出了一種適用于平行束CT系統(tǒng)幾何失真校正的方法。該方法用物體旋轉(zhuǎn)軸以及探測(cè)器的相對(duì)位置關(guān)系來描述整個(gè)系統(tǒng)的幾何失真情況，分析了平行束CT系統(tǒng)成像的特點(diǎn)，通過調(diào)整角度失真和位移失真

3、兩個(gè)失真參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行幾何失真校正，極大地提高了圖像重建質(zhì)量。衍射增強(qiáng)成像CT是本論文的核心部分。論文分別利用衍射增強(qiáng)成像中吸收、散射和折射信息對(duì)物體進(jìn)行重建，分析了現(xiàn)有CT重建算法在這幾種信息重建時(shí)的適用性，并著重在折射CT重建方面進(jìn)行了研究，根據(jù)是否滿足CT重建中旋轉(zhuǎn)不變的條件這一特性，將折射CT分為兩種模式：旋轉(zhuǎn)不變模式和旋轉(zhuǎn)變化模式。在旋轉(zhuǎn)不變模式中，分析其成像原理并提出可利用現(xiàn)有CT算法對(duì)其進(jìn)行直接重建；在旋轉(zhuǎn)變化模式中，通過

4、分析梯度在旋轉(zhuǎn)過程中的性質(zhì)，提出了旋轉(zhuǎn)變化的相位項(xiàng)導(dǎo)數(shù)重建算法。同時(shí)，根據(jù)折射投影是折射率沿垂直于X射線傳播方向的導(dǎo)數(shù)的積分這一特性，提出了利用Radon變換對(duì)折射率中相位項(xiàng)重建的新方法，該方法可以方便快速地直接重建出物體對(duì)X射線的折射率。最后，本文將圖像融合技術(shù)引入到衍射增強(qiáng)成像CT中，利用像素級(jí)融合方法中的空間域融合方法對(duì)物體的吸收、散射以及折射信息進(jìn)行融合，所得的融合結(jié)果可以在單一圖像中體現(xiàn)物體的多種信息，并且更完整地反映出物體的