X射线时空一阶光子关联成像研究
发布时间：2021-12-24 03:24
在统计光学理论中,光场的关联特性可分为一阶关联特性和高阶关联特性。实际上,大多数光学成像方法仅仅利用了光场的一阶关联效应,即是利用光场的振幅或相位所形成的空间或时间的关联来获得成像物体信息的。X射线相位衬度成像相比于吸收成像在生物软组织或较轻元素材料中有着更高的分辨力和更高的信噪比。但是硬X射线的相衬成像往往对光源的一阶空间相干性有一定的要求,例如干涉法、同轴轮廓法、晶体衍射法、光栅微分法、散斑追踪法等相衬成像方法。在以上的相衬成像方法中散斑追踪法因其成像装置简单高效、成本低廉、相位灵敏度高等原因近年来受到了广泛关注。但制约该方法实际应用的阻碍始终没有解决,即相位的二阶导数效应会在样品相位急剧变化处产生边缘增强效应干扰这些位置的相位恢复精确度。在一阶时间光场关联成像领域,时间减影血管造影成像技术一直是血管病变诊断与治疗的“金标准”。该方法利用造影剂灌注在时间上的相关性质,通过时间上相间隔的两帧影像减影得到血管影像。但因活体生物体内复杂运动的干扰,这种减影方式往往人工伪影较多,成像分辨率和信噪比较低。因此,目前的X射线一阶时间空间光场关联成像还需进一步的发展与完善。本文针对以上的X射线成...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
X射线相衬成像方法示意图
图 2.1 杨氏双缝干涉实验示意图。摘自文献[106]Figure 2.1 Sketch of young's double-slit interference experiment像来说，光源的特性与成像是密切相关的，物面上光场的光场的一阶相干性质也是紧密相关的。根据菲涅耳衍射和面上光强分布为1 1 2 2 1 1 1 11 1 1 2 2 2, , ,( , ) ( , ), ,g gx y V x y t V x y td d d d h x y h x yV t V t ） （ ，）（ ，）（ ， ） （ ， ）1 1y ， , )是成像系统的脉冲响应函数， 是与光场从物面（ 相联系的时间延迟（一般而言 是所涉及的坐标的函数）。脉冲响应函数 h 只是在其周围小区域内不为零。因而该积
第 2 章 X 射线散斑追踪相衬成像边缘增强效应消除研究以看出，轻重元素的 值会相差很大。这就造成了对于吸收衬度成像，在探测器动态范围有限的情况下，对样品中含较重元素部分成像较清晰时，样品中含较轻元素部分则呈现出几乎完全透明的特征而没有细节信息。如果延长曝光时间，试图对样品中较轻元素部分成像时，样品接受的辐射剂量将会更高，而成像质量的改善却很小。吸收成像的另一个重要缺陷是，X 射线被物质吸收后能量转化为其他形式，对于生物样品，这可能会造成辐射损伤。而基于 值的相衬成像衬度来源于折射而不是吸收，具体来说是当 X 射线通过物体时，光场因为被折射不可避免的引入相位差，经过自由传播后，这种相位差以光场的强度变化显示出来所以其成像机制完全不同，X 射线对样品的辐射损伤将会大大减小，样品只须接受很小的剂量，便获得较清晰的图像。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于毛细管分光的同步辐射X射线立体成像[J]. 王飞翔,邓彪,王玉丹,任玉琦,孙天希,肖体乔. 光学学报. 2016(08)
[2]Application of polycapillary x ray lens to eliminate both the effect of x ray source size and scatter of the sample in laboratory tomography[J]. 孙学鹏,刘志国,孙天希,易龙涛,孙蔚渊,李坊佐,姜博文,马永忠,丁训良. Chinese Optics Letters. 2015(09)
[3]基于多毛细管X光透镜的数值模拟[J]. 彭诗棋,刘志国,孙天希,王锴,易龙涛,杨魁,陈曼. 光学学报. 2015(02)
[4]基于改进梯度和自适应窗口的立体匹配算法[J]. 祝世平,李政. 光学学报. 2015(01)
[5]基于三维点云匹配的手掌静脉识别[J]. 张祺深,周雅,胡晓明,王丹婷. 光学学报. 2015(01)
[6]基于平面镜成像的单摄像机立体视觉传感器研究[J]. 冯晓锋,潘迪夫. 光学学报. 2014(09)
[7]嫦娥一号月面成像的高精度匹配及月貌三维重建[J]. 朱遵尚,苑云,李由,尚洋,于起峰. 光学学报. 2014(02)
[8]上海光源X射线成像及其应用研究进展[J]. 肖体乔,谢红兰,邓彪,杜国浩,陈荣昌. 光学学报. 2014(01)
[9]一种快速双目视觉立体匹配算法[J]. 狄红卫,柴颖,李逵. 光学学报. 2009(08)
[10]射线图像的立体匹配技术研究[J]. 付丽琴,韩焱. 中国图象图形学报. 2008(12)
博士论文
[1]X射线小角散射CT方法及其应用研究[D]. 胡涛.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018
[2]关联光学成像新机制与新方法研究[D]. 李虎.上海交通大学 2014
本文编号：3549727
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
X射线相衬成像方法示意图
图 2.1 杨氏双缝干涉实验示意图。摘自文献[106]Figure 2.1 Sketch of young's double-slit interference experiment像来说，光源的特性与成像是密切相关的，物面上光场的光场的一阶相干性质也是紧密相关的。根据菲涅耳衍射和面上光强分布为1 1 2 2 1 1 1 11 1 1 2 2 2, , ,( , ) ( , ), ,g gx y V x y t V x y td d d d h x y h x yV t V t ） （ ，）（ ，）（ ， ） （ ， ）1 1y ， , )是成像系统的脉冲响应函数， 是与光场从物面（ 相联系的时间延迟（一般而言 是所涉及的坐标的函数）。脉冲响应函数 h 只是在其周围小区域内不为零。因而该积
第 2 章 X 射线散斑追踪相衬成像边缘增强效应消除研究以看出，轻重元素的 值会相差很大。这就造成了对于吸收衬度成像，在探测器动态范围有限的情况下，对样品中含较重元素部分成像较清晰时，样品中含较轻元素部分则呈现出几乎完全透明的特征而没有细节信息。如果延长曝光时间，试图对样品中较轻元素部分成像时，样品接受的辐射剂量将会更高，而成像质量的改善却很小。吸收成像的另一个重要缺陷是，X 射线被物质吸收后能量转化为其他形式，对于生物样品，这可能会造成辐射损伤。而基于 值的相衬成像衬度来源于折射而不是吸收，具体来说是当 X 射线通过物体时，光场因为被折射不可避免的引入相位差，经过自由传播后，这种相位差以光场的强度变化显示出来所以其成像机制完全不同，X 射线对样品的辐射损伤将会大大减小，样品只须接受很小的剂量，便获得较清晰的图像。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于毛细管分光的同步辐射X射线立体成像[J]. 王飞翔,邓彪,王玉丹,任玉琦,孙天希,肖体乔. 光学学报. 2016(08)
[2]Application of polycapillary x ray lens to eliminate both the effect of x ray source size and scatter of the sample in laboratory tomography[J]. 孙学鹏,刘志国,孙天希,易龙涛,孙蔚渊,李坊佐,姜博文,马永忠,丁训良. Chinese Optics Letters. 2015(09)
[3]基于多毛细管X光透镜的数值模拟[J]. 彭诗棋,刘志国,孙天希,王锴,易龙涛,杨魁,陈曼. 光学学报. 2015(02)
[4]基于改进梯度和自适应窗口的立体匹配算法[J]. 祝世平,李政. 光学学报. 2015(01)
[5]基于三维点云匹配的手掌静脉识别[J]. 张祺深,周雅,胡晓明,王丹婷. 光学学报. 2015(01)
[6]基于平面镜成像的单摄像机立体视觉传感器研究[J]. 冯晓锋,潘迪夫. 光学学报. 2014(09)
[7]嫦娥一号月面成像的高精度匹配及月貌三维重建[J]. 朱遵尚,苑云,李由,尚洋,于起峰. 光学学报. 2014(02)
[8]上海光源X射线成像及其应用研究进展[J]. 肖体乔,谢红兰,邓彪,杜国浩,陈荣昌. 光学学报. 2014(01)
[9]一种快速双目视觉立体匹配算法[J]. 狄红卫,柴颖,李逵. 光学学报. 2009(08)
[10]射线图像的立体匹配技术研究[J]. 付丽琴,韩焱. 中国图象图形学报. 2008(12)
博士论文
[1]X射线小角散射CT方法及其应用研究[D]. 胡涛.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2018
[2]关联光学成像新机制与新方法研究[D]. 李虎.上海交通大学 2014
本文编号：3549727
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