基于退化模型的同轴相衬成像仿真模拟与实验研究

发布时间：2020-04-15 04:09

【摘要】：传统X射线成像技术利用物体内各组成部分对射线衰减的不同程度来进行成像,若物体本身为各组成的衰减程度相差不大的弱吸收物质,则该技术难以区分内部结构,对其做清晰显示。X射线相衬成像是一种基于相位信息的新兴X射线成像技术,它将由物体引入的相位变化转化为图像强度以此获得成像结果,广泛应用于临床早期诊断、工业材料检测、艺术鉴定等多个领域。在各类相衬成像方法中,同轴相衬成像无需引入额外的光学装置,被认为是最有临床发展前景的相衬方法之一。本文重点讨论了同轴相衬成像方法,旨在利用数值模拟模型指导实际相衬成像,提高图像可见度,优化成像质量。本文的工作主要包括以下四个部分:首先以菲涅尔-基尔霍夫理论作为基础,建立同轴相衬成像及孔径编码相衬成像方法的数值模型,并设计合理可靠的仿体实验,验证模型的有效性。在此基础上,研究系统几何参数、光源探测器特性、物质材料对成像的影响方式,采用对比度和调制传递函数两种参数进行质量评价。而后,标定实验室实际的PiXarray-100相衬成像系统的系统传递函数,并将标定结果应用到数值模拟中。为了抑制成像系统非理想性对相衬成像结果的恶化效应,本文最后研究了基于维纳滤波和小波维纳滤波的图像复原方法,通过模拟实验和实际成像对方法进行了验证,证明了小波维纳滤波可以克服相衬恶化效应,有效提高图像的可见度。
【图文】：

自由传播,X射线,物体,成像

第 1 章绪论通过由物体引入的相位变化进行成像的，具有夯实的理论基础，即使是在吸度成像下不明显甚至不可见的细节都能产生高相位对比度，极大地提高了成统的空间分辨率，，显著改善了图像对比度，因此对于生物样品、软组织、早瘤、有机聚合物材料和光纤材料等弱吸收材料具有明显的成像优势。当 X强度逐渐增强，相位衬度的成像结果更加优于吸收衬度，在实际使用中可根体情况利用适当的 X 射线能量源，不仅可以减小射线对物体的伤害还可以满意的成像结果。随着不断的研究发展，XPCI 方法大致可以分为主要的四种别是：X 射线干涉仪法[6-8]、衍射增强法(diffraction -enhanced imaging, 简I)[9-10]、同轴相衬成像(in-line phase contrast imaging, 简称 IL-PCI)[11]和基于孔径的同轴相衬成像(Coded aperture X-ray phase contrast imaging, 简-XPCI)，下面我们就来逐一介绍。

波面,点光源,复振幅,波面

QR其中，A 为理想点源单位距离处球面波在点 Q 位置取波面元 d ，根据菲的复振幅正比于入射波在 d 的复振幅在 P 处生产的复振幅可表示为： AdEPCK~ r是Q点与P点间的距离, K 表示l和对应于 K 的最大值，而随着逐渐增的各个 d 在 P 处产生的复振幅总和为 RCAikREP ~exp式(2-16)就是菲涅尔-惠更斯原理的数学的子波干涉情况，干涉是衍射的本质实际上只是需要对波面进行积分便可
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318;TP391.41

【参考文献】