[发明专利]多角度扫描编码孔X射线衍射断层成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种多角度扫描编码孔X射线衍射断层成像系统，其特征在于，包括：

X射线源，用于产生连续能谱的锥束入射X射线；

狭缝准直器，所述狭缝准直器设置于所述锥束入射X射线的传播路径上，以使所述锥束入射X射线经过所述狭缝准直器后，形成扇束入射X射线；

放置待成像物体的载物台，所述载物台设置于所述扇束入射X射线的传播路径上，以使所述待成像物体被所述扇束入射X射线照射后产生原始衍射X射线；

编码孔模板，所述编码孔模板设置于所述原始衍射X射线的传播路径上，以使所述原始衍射X射线通过所述编码孔模板后形成编码衍射X射线；

射线阻挡器，所述射线阻挡器设置于所述载物台和所述编码孔模板之间，用于吸收穿透过所述待成像物体的扇束透射X射线；

能量色散光子计数探测器，所述能量色散光子计数探测器设置于所述编码衍射X射线的传播路径上，用于探测所述待成像物体在多个成像角度下对应的所述编码衍射X射线，得到多角度编码衍射探测信号；

图像重建模块，用于利用成像系统精确模型对所述多角度编码衍射探测信号进行重建，得到所述待成像物体的衍射断层重建结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

机械运动模块，所述机械运动模块用于控制所述待成像物体运动，以改变所述待成像物体相对于所述X射线源和所述能量色散光子计数探测器的成像角度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

模型计算模块，用于根据所述成像系统的实际标定参数对成像系统一般物理模型进行计算，得到所述成像系统精确模型，其中，所述成像系统一般物理模型为所述多角度编码衍射探测信号与所述衍射断层重建结果间的物理关系。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：

标定模块，用于对探测器能量响应矩阵、所述扇束入射X射线的谱形、成像系统几何参数进行标定，得到所述成像系统的实际标定参数。

5.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述图像重建模块进一步用于，根据所述成像系统精确模型构建迭代优化目标函数，通过对所述迭代优化目标函数进行优化得到所述待成像物体的衍射断层重建结果。

6.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述图像重建模块进一步用于，基于所述成像系统精确模型，利用多角度扫描编码孔X射线衍射断层成像数据训练深度神经网络，通过训练后的所述深度神经网络对所述多角度编码衍射探测信号进行重建，得到所述待成像物体的衍射断层重建结果。

7.一种多角度扫描编码孔X射线衍射断层成像方法，利用权利要求1-6任一项所述的多角度扫描编码孔X射线衍射断层成像系统，其特征在于，包括以下步骤：

控制所述待成像物体运动，使得所述待成像物体相对于所述X射线源和所述能量色散光子计数探测器形成多个成像角度；

采集所述待成像物体在多个成像角度下对应的多角度编码衍射探测信号；

利用成像系统精确模型对所述多角度编码衍射探测信号进行重建，得到所述待成像物体的衍射断层重建结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在利用成像系统精确模型对所述多角度编码衍射探测信号进行重建之前，还包括：

根据所述成像系统的实际标定参数对成像系统一般物理模型进行计算，得到所述成像系统精确模型，其中，所述成像系统一般物理模型为所述多角度编码衍射探测信号与所述衍射断层重建结果间的物理关系。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用成像系统精确模型对所述多角度编码衍射探测信号进行重建，得到所述待成像物体的衍射断层重建结果，包括：

根据所述成像系统精确模型构建迭代优化目标函数，通过对所述迭代优化目标函数进行优化得到所述待成像物体的衍射断层重建结果。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用成像系统精确模型对所述多角度编码衍射探测信号进行重建，得到所述待成像物体的衍射断层重建结果，包括：

基于所述成像系统精确模型，利用多角度扫描编码孔X射线衍射断层成像数据训练深度神经网络，通过训练后的所述深度神经网络对所述多角度编码衍射探测信号进行重建，得到所述待成像物体的衍射断层重建结果。