非相干光点扩散函数的重建及其在同步辐射成像系统中的应用
发布时间：2021-09-23 03:19
由于X射线间接成像系统的点扩散函数难以通过实验精确测量,理论构建过程复杂,难以满足实际情况,导致图像质量不高。为了获得X射线间接成像系统的点扩散函数,提出了一种利用冗余信息重构点扩散函数的方法,从而在非相干光照下获得更精确的系统点扩散函数。根据同步辐射成像实验的结果比较,该方法比其他点扩散函数测量方法更能准确地恢复图像。该方法的核心是利用非相干光信息分布的非定域性重建了点扩散函数中央区域。冗余信息法重构的点扩散函数不仅能够精确恢复图像,而且构建过程相对简单,避免了大量复杂的计算。
【文章来源】：核技术. 2020,43(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
对照组(a)和实验组(b)设备模块图
在二维光栅闪烁成像系统中，非相干系统中PSF的-1级衍射包含相干传递函数的-1级衍射和0级衍射信息。将实验组和对照组测得的微孔进行反卷积得到PSF，即对应于OTF的PSF，去掉第0阶中心。以理论结构PSF的0级衍射为初始值。为了实验的方便，我们将PSF简化为一个对称函数，使模型的自相关运算等价于卷积运算。构建点扩散函数计算过程中，迭代次数200次，计算时间大约20 min，迭代之前与迭代之后相同位置的差值的误差在10-5。不断迭代，不断添加正确的信息，直到收敛得到正确的PSF。流程图如图2所示。2.2 新型闪烁体成像系统PSF及图像复原结果
在无参考图像质量评价当中，常用的方法是在待评价图像的基础上通过低通滤波器构建一个足够模糊图像（几乎损失所有高频图像纹理细节）作为参考图像；假设它与真实图像做相同滤波后的图像相同；然后对评价图像和参考图像进行各种对比运算，以运算结果评价待评价图像的质量，Q值算法就是其中的一种。Q值算法建立在矩阵的奇异值分解理论（Singular Value Decomposition,SVD）基础上。SVD在图像处理、图像评价和模式识别等领域广泛应用。同一幅图像，经某种处理前后，图像Q值的相对大小具有很强的评价意义。若是处理过后，Q值增大，表示该处理促使图像失真度增加，图像质量变差；若是处理过后，Q值减少，则表示该处理降低了图像的失真程度，尤其是低频部分，这一般是图像的主要信息[20]。表1是斑马鱼的Q值变化，表1中Qorg、Qre分别表示对照图的Q值和复原图的Q值。ΔQ表示复原图相对于对照图的Q值变化率。图4 斑马鱼对照组图片(a)，实验20μm恢复斑马鱼的细节结果图(b)，反卷积得到的PSF恢复斑马鱼的细节结果图(c)，冗余信息提取法得到的PSF恢复斑马鱼的细节结果图(d)
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述[J]. 郝建坤,黄玮,刘军,何阳. 中国光学. 2016(01)
[2]光子晶体制备方法对同步辐射闪烁体探测器成像分辨率的影响[J]. 陈媚,于怀娜,赵俊,王连升,杜国浩,谢红兰,吴衍青,邰仁忠. 核技术. 2015(07)
[3]闪烁体与光子人工微结构[J]. 刘波,陈鸿,顾牡,易亚沙. 物理. 2014(04)
[4]基于Lucy-Richardson算法的图像复原[J]. 闫河,闫卫军,李唯唯. 计算机工程. 2010(15)
[5]高斯型点扩展函数估计的最近邻算法[J]. 李蕊,陶青川,何小海,罗代升,吕成淮. 光电工程. 2007(06)
本文编号：3404926
【文章来源】：核技术. 2020,43(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
对照组(a)和实验组(b)设备模块图
在二维光栅闪烁成像系统中，非相干系统中PSF的-1级衍射包含相干传递函数的-1级衍射和0级衍射信息。将实验组和对照组测得的微孔进行反卷积得到PSF，即对应于OTF的PSF，去掉第0阶中心。以理论结构PSF的0级衍射为初始值。为了实验的方便，我们将PSF简化为一个对称函数，使模型的自相关运算等价于卷积运算。构建点扩散函数计算过程中，迭代次数200次，计算时间大约20 min，迭代之前与迭代之后相同位置的差值的误差在10-5。不断迭代，不断添加正确的信息，直到收敛得到正确的PSF。流程图如图2所示。2.2 新型闪烁体成像系统PSF及图像复原结果
在无参考图像质量评价当中，常用的方法是在待评价图像的基础上通过低通滤波器构建一个足够模糊图像（几乎损失所有高频图像纹理细节）作为参考图像；假设它与真实图像做相同滤波后的图像相同；然后对评价图像和参考图像进行各种对比运算，以运算结果评价待评价图像的质量，Q值算法就是其中的一种。Q值算法建立在矩阵的奇异值分解理论（Singular Value Decomposition,SVD）基础上。SVD在图像处理、图像评价和模式识别等领域广泛应用。同一幅图像，经某种处理前后，图像Q值的相对大小具有很强的评价意义。若是处理过后，Q值增大，表示该处理促使图像失真度增加，图像质量变差；若是处理过后，Q值减少，则表示该处理降低了图像的失真程度，尤其是低频部分，这一般是图像的主要信息[20]。表1是斑马鱼的Q值变化，表1中Qorg、Qre分别表示对照图的Q值和复原图的Q值。ΔQ表示复原图相对于对照图的Q值变化率。图4 斑马鱼对照组图片(a)，实验20μm恢复斑马鱼的细节结果图(b)，反卷积得到的PSF恢复斑马鱼的细节结果图(c)，冗余信息提取法得到的PSF恢复斑马鱼的细节结果图(d)
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述[J]. 郝建坤,黄玮,刘军,何阳. 中国光学. 2016(01)
[2]光子晶体制备方法对同步辐射闪烁体探测器成像分辨率的影响[J]. 陈媚,于怀娜,赵俊,王连升,杜国浩,谢红兰,吴衍青,邰仁忠. 核技术. 2015(07)
[3]闪烁体与光子人工微结构[J]. 刘波,陈鸿,顾牡,易亚沙. 物理. 2014(04)
[4]基于Lucy-Richardson算法的图像复原[J]. 闫河,闫卫军,李唯唯. 计算机工程. 2010(15)
[5]高斯型点扩展函数估计的最近邻算法[J]. 李蕊,陶青川,何小海,罗代升,吕成淮. 光电工程. 2007(06)
本文编号：3404926
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