基于X射线像增强器成像的相衬滤波模型研究

发布时间：2020-07-06 19:52

【摘要】：X射线无损检测技术是目前应用范围最广的检测手段之一,与其他无损检测手段相比具有直观性和高检出率等优点,但由于射线的产生和转换呈现出极强的量子性,并且受到物质的调制能力影响导致最终成像噪声大、对比度低,造成成像效果并不理想,使之无法适应工业科技的发展对检测精度的高要求,因此本文在像增强器成像模型基础上提出相衬滤波模型,降低了检测系统对X射线量子噪声的敏感程度,改善了X射线成像质量。首先,为了突显X射线相衬滤波模型的有效性和优越性,本文利用X射线半导体成像器件搭建了检测系统,从该系统中的各个子单元着手,分析各单元对成像分辨率的影响,并结合图像傅立叶变换对图像的噪声谱进行分析,发现成像噪声具有随机性,并且遍布于整个频谱,很难用单一的模型对该系统的成像分辨能力进行精确分析,因此本文结合光学传递函数评价原理提出了一种系统级的联合评价模型,并通过实验数据仿真验证了该评价模型的有效性。接着,从物质对射线调制能力的角度出发,分析了无损检测系统中X射线与物质的相互作用以及X射线产生成像反差的几种方式。对铝、黄铜、不锈钢三种金属材料制作的光栅在不同射线剂量和厚度差异的条件下进行图像采集,并结合系统级的联合调制评价模型探索了不同材料对X射线的调制作用,表明:在相同的射线剂量下,无论哪种材料光栅,厚度差异越大成像反差越大,而在厚度差异相同的情况下,随着射线剂量变化,不同材料对射线的调制能力变化趋势相差甚远。对成像对比度、射线剂量和光栅厚度差异值进行三维曲线拟合,建立物质对X射线的调制模型和采集模型。最后,针对X射线成像中的诸多约束瓶颈以及波前调制能力较弱等问题,从弥补单光子成像缺陷和去除噪声的角度出发,提出了X射线成像系统的积分滤波模型,并对采集到的光栅图像进行处理,通过与传统的帧叠加处理方式进行对比,验证了该滤波模型的可靠性和自身优势,又从提升被测物对X射线波前调制度角度出发,在像增强器成像模型的基础上提出X射线相衬滤波模型。对薄膜基准目标源进行图像采集,在噪声环境下对其进行积分滤波处理和相衬处理,表明:压低了图像噪声的同时也强化了目标轮廓信息的,大幅的增强了X射线的成像反差。本文在成像环境较恶劣的像增强器成像模型基础上提出相衬滤波模型,并验证了该滤波模型的优越性,为高分辨率、低噪声、高对比度的实时X射线成像检测系统的实现奠定了基础。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O434.1
【图文】：

相衬,泽尼克,成像原理

处理时效果并不理想，并且有些材质的物品对 X 射线的调制能力很弱，使之物体的具体信息，因此引入了相衬成像。相衬成像研究现状射线相衬成像技术是近几年来 X 射线成像领域的研究热点之一，被广泛的应素检测方面，比如：医学上的药品检测、生物学上的组织细胞检测等，它的了无损检测技术的应用范围，具有重大的意义。见光相衬成像：相衬成像首先被应用在可见光领域[15]，普通情况下，成像探眼辨认较为敏感的通常只有可见光的波长与幅度，对于相位的改变无法区分光学显微镜观察一些如生物体软组织切片、没有经过染色处理的细菌、油膜的相位物体的内部特征时，由于它们对光波的振幅的调制效果差，使得人眼们的结构和外型加以识别，只有使用特殊的方式对样品加以处理并对系统加调整，才能在一定程度上将这个问题解决，例如：化学染色，缩小聚光透镜阑等方法，但这些方法仍然存在很多缺陷，比如：化学试剂会污染或者杀死本，系统对物体的分辨程度也会因为物镜的数值孔径的变小而降低，依旧无体中细致微小的结构[16]。

干涉图像,成像原理,干涉仪

像方法、衍射增强方法、同轴相位传播方法、光栅微分干射线相衬成像方法与可见光泽尼克相衬成像方法的原理基其他几种相衬成像法的发展。结合全息成像理论，V.Bonse 和 M.Hart 共同研发制作了 X直到 20 世纪末期，经过 A.Momose 等人不懈的努力将其应[23]，成像原理如图 1.2 所示[24]，该成像系统由 X 射线源，器、探测器组成。三块晶体平行放置，组成 X 光干涉仪，使 X 射线发生干涉叠加的作用，为了保证系统的稳定性，晶分割而成。整个系统的成像过程由图可知，经由第一片射线被分成了两束相位和振幅完全相同的 X 光，两束光到分别被相位改变器和样品改变，再将第三片晶体放置在二叠加[25]，以形成干涉图像，再利用探测器接收。但是由于像视场并不理想，只能检测一些小尺寸样品，为了解决这ma 等人对干涉仪进行了改进，发明了分离式晶体干涉仪，

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衍射增强成像原理图

【参考文献】