[发明专利]一种基于衬度间增强的低剂量X射线差分相位衬度成像方法

权利要求书

1.一种基于衬度间增强的低剂量X射线差分相位衬度成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、使用基于Talbot-Lau效应的X射线光栅差分相位衬度成像装置获取样品的低剂量步进投影序列，所述低剂量指通过降低管电流或曝光时间实现射线辐射剂量的降低，所述步进投影序列是由于光栅差分相衬成像装置的衬度信号解析需要在吸收光栅的多个步进位置采集图像，所述低剂量条件会使投影序列产生量子噪声；

步骤2、解析步骤1中的所述步进投影序列，得到样品的多衬度投影信号，解析算法采用傅里叶解析法，所述多衬度投影信号包含样品的吸收衬度、相位衬度及暗场衬度信号；

步骤3、对步骤2中的所述多衬度投影信号进行CT重建，获取样品的低剂量多衬度图像，重建算法为滤波反投影(Filter Projection,FBP)重建算法，所述低剂量多衬度图像中，低剂量条件对吸收衬度图像的影响远小于相位和暗场衬度；

步骤4、利用基于衬度间增强的卷积神经网络对步骤3中所述低剂量多衬度图像进行处理，得到降噪后的优化多衬度图像；所述优化多衬度图像是由于衬度间增强的卷积神经网络模型，将光栅差分相称所得到的多衬度图像同时输入卷积神经网络模型，利用卷积核操作的特性进行衬度间的信息融合，实现各衬度图像间的结构互补；

所述步骤2中，解析步进投影序列，得到样品的多衬度投影信号，包括：

对采集得到的步进曲线进行傅里叶解析得到a₀、a₁、φ₁，a₀，a₁和φ₁分别代表余弦曲线的曲线纵向偏移量，振幅和相位偏移；为了得到多衬度信号，在成像过程中同时采集未放置样品时的参考曲线及放置样品后的样品曲线，并依据公式(6)-(8)得到对应的多衬度投影信号：

其中，上标s和r分别对应样品曲线和参考曲；A，和V分别对应吸收衬度、相位衬度和暗场衬度投影信息；

所述步骤3中，使用公式(9)-(11)所示的滤波反投影重建算法对所述多衬度投影信号进行重建，得到样品的低剂量多衬度图像：

其中，g(x，y)为待重建的断层图像，(x，y)表示图像的二维坐标，U为几何加权因子，P_θ为解析得到的投影信号，θ为旋转角度，h(v)为滤波器，v表示频率，isgn(·)表示Hilbert变换；当重建吸收衬度及暗场衬度信号时采用公式(10)所示的S-L滤波器，而当重建相位衬度信号时需采用公式(11)所示的Hilbert滤波器。