[发明专利]X射线光栅综合成像信息提取方法、系统及存储介质

说明书

一种X射线光栅综合成像信息提取方法、系统及存储介质，方法包括：对背景位移曲线进行平移变换使得最大值位于中心位置，同时对物体位移曲线平移相同距离；将平移变换后的背景位移曲线表示为余弦函数模型；基于背景位移曲线和物体位移曲线的卷积关系，得到傅里叶空间中小角散射分布的零阶矩、归一化一阶矩和归一化二阶中心矩，分别对应吸收、相衬和暗场三种对比度信息，其中，归一化一阶矩和归一化二阶中心矩中的核函数为广义核函数，基于位移曲线具有的积分特性获得。该方法极大地拓宽了核函数的选取范围和自由度，在保证和原有核函数直接计算多阶矩方法一样具有很快的计算速度的前提下还提供了更大的自由度来挑选出针对实际应用最合适的核函数。

技术领域

本公开属于X射线成像技术领域，涉及一种X射线光栅综合成像信息提取方法、系统及存储介质。

背景技术

X射线光栅综合成像技术，能够实现微米甚至亚微米级上的局部结构分辨，是对传统X射线衰减成像技术的很好补充。该技术能够同时提取吸收、相衬和暗场三种对比度信息，适用于低原子序数、低密度物质，特别是针对包括乳腺在内的生物软组织结构。为了获得由于射线在物质中发生微小折射和散射等包含的信息，光栅综合成像技术通常通过相位步进的方式来采集数据。相位步进方式指的是将光栅综合成像中的一块光栅沿着垂直于光栅条纹的方向在一个或多个周期内进行等距位移，分别在不放置物体和放置物体两种情况下进行，从而获得背景位移曲线和物体位移曲线。

在获得背景位移曲线和物体位移曲线后，光栅综合成像技术主要通过分析两条曲线的差异来提取三种对比度信息(也可以提取出更多对比度信息，只是目前物理信息较为明确的是三种)。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种X射线光栅综合成像信息提取方法、系统及存储介质，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种X射线光栅综合成像信息提取方法，包括：获取背景位移曲线和相应的物体位移曲线；对背景位移曲线进行平移变换使得最大值位于中心位置，同时对物体位移曲线平移相同距离；将平移变换后的背景位移曲线表示为余弦函数模型；将平移变换后的物体位移曲线表示为平移变换后的背景位移曲线和小角散射分布的卷积；基于上述卷积关系，按照卷积的傅里叶变换性质得到傅里叶空间中小角散射分布的零阶矩、归一化一阶矩和归一化二阶中心矩，分别对应吸收、相衬和暗场三种对比度信息，其中，归一化一阶矩和归一化二阶中心矩中的核函数为广义核函数，该广义核函数是基于物体位移曲线和背景位移曲线具有的积分特性获得的，该积分特性为：物体位移曲线或背景位移曲线与任意一个函数的内积只包含其傅里叶级数中的零阶项和一阶项。

在本公开的一些实施例中，该广义核函数的表达形式为：原始核函数与包含二阶及二阶以上傅里叶级数成分的任意函数之和。

在本公开的一些实施例中，X射线光栅综合成像信息提取方法，还包括：优化选取所述广义核函数的步骤。

在本公开的一些实施例中，所述优化选取所述广义核函数的步骤中，包含：针对噪声抑制来优化选取所述广义核函数，其中针对噪声抑制来优化选取所述广义核函数的方法为：将原始核函数进行傅里叶级数展开，选取零阶和一阶的核函数成分即为最优核函数。

在本公开的一些实施例中，所述获取背景位移曲线和相应的物体位移曲线的方法包含如下方法的一种或几种：基于相位步进方式获取背景位移曲线和相应的物体位移曲线，基于垂直于光栅条纹方向的分布式非相干X射线源依次曝光的方式获取背景位移曲线和相应的物体位移曲线，以及基于交错式或倾斜式光栅和平行于光栅条纹方向的分布式非相干X射线源依次曝光的方式获取背景位移曲线和相应的物体位移曲线。