[发明专利]多能量X射线显微镜数据采集及图像重建系统及方法

权利要求书

1.一种X射线成像系统，包括：

X射线源系统，用于生成高能X射线光束和低能X射线光束；

样品支撑物，用于在来自所述X射线源系统的所述高能X射线光束和所述低能X射线光束中旋转样品，以执行所述样品的低能扫描和高能扫描；

检测系统，用于在所述高能X射线光束和所述低能X射线光束透射过所述样品以产生投影数据后检测高能X射线光束和低能X射线光束；

计算机系统，根据所述投影数据，在所述计算机系统中生成来自所述低能扫描的低能重建断层体数据集，并生成来自所述高能扫描的高能重建断层体数据集，并呈现来自所述低能重建断层体数据集和所述高能重建断层体数据集的片视图，并提供数学组合的合成片；

其特征在于，所述计算机系统：

提供双能量对比调节工具，所述双能量对比调节工具包括具有二维片选择交互图的用于从样品中选择片的片选择窗口，并且作为对用户在片选择窗口的二维片选择交互图中选择片的响应，呈现所述样品的同一区域的来自所述低能重建断层体数据集的低能片的视图以及来自所述高能重建断层体数据集的高能片的视图；

基于所选择的片，创建高能X射线像素亮度值比低能X射线像素亮度值的二维直方图，其中所述二维直方图中的点的亮度分别与体素的数量以及所述低能X射线像素亮度值和所述高能X射线像素亮度值相关；以及

显示所述二维直方图。

2.根据权利要求1所述的X射线成像系统，其特征在于，所述计算机系统在三维空间中使所述低能重建断层体数据集和所述高能重建断层体数据集彼此对齐和配准。

3.根据权利要求1所述的X射线成像系统，其特征在于，所述二维直方图使用偏移对数比例，以确保即使单个体素也显示为可识别的点。

4.根据权利要求1所述的X射线成像系统，其特征在于，所述计算机系统：

通过在二维直方图中选择枢轴点和角度创建所选择的片的所述合成片，其中所述枢轴点和角度确定所述二维直方图中高能X射线像素亮度值比低能X射线像素亮度值的缩放比和配比；

将用于生成所选择的片的所述合成片的参数应用于所述高能重建断层体数据集和所述低能重建断层体数据集，以创建最优化组合断层体数据集；以及

保存所述最优化组合断层体数据集。

5.根据权利要求4所述的X射线成像系统，其特征在于，所述计算机系统基于所述最优化组合断层体数据集计算最优化单扫描采集设置。

6.根据权利要求5所述的X射线成像系统，其特征在于，所述计算机系统：

使所述最优化组合断层体数据集上的点可选择，以获得与所述最优化组合断层体数据集相关的扫描设置；以及

利用所述扫描设置执行所述样品或新样品的最优化扫描，并生成所述样品或所述新样品的所述高能重建断层体数据集和所述低能重建断层体数据集。

7.根据权利要求1所述的X射线成像系统，其特征在于，当具有样品基本成分的先验知识时，所述计算机系统识别所述样品中的特定材料成分；以及其中所述计算机系统：

计算来自所述二维直方图的所述样品内元素内的原子摩尔浓度。

8.根据权利要求7所述的X射线成像系统，其特征在于，所述计算机系统通过计算相关有效原子序数的所述原子摩尔浓度估计所述样品的微孔隙。

9.一种在计算机系统上执行的双能量对比度调节工具，用于与X射线断层数据一起使用，包括：

用于显示来自低能重建断层体数据集的低能片的低能窗口；

用于显示来自高能重建断层体数据集的高能片的高能窗口；

具有二维片选择交互图的用于从样品中选择片的片选择窗口；以及

显示通过组合所选择的片的所述低能重建断层体数据集和所述高能重建断层体数据集生成的合成片的结果窗口；以及

二维直方图工具，用于显示作为低能X射线像素亮度值和高能X射线像素亮度值的函数的像素密度，以及使枢轴点和线斜率参数可选择，所述枢轴点和线斜率参数用于从所述低能重建断层体数据集和所述高能重建断层体数据集生成所述合成片。

10.根据权利要求9所述的双能量对比度调节工具，其特征在于，作为用户对二维片选择交互图内片的选择的响应，所述低能窗口显示来自所述低能重建断层体数据集的所述低能片，并且所述高能窗口显示来自所述高能重建断层体数据集的所述高能片。