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《X射線類同軸相襯成像的相位抽取方法及質(zhì)量評價研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、X射線類同軸相襯成像的相位抽取方法及質(zhì)量評價研究PerformanceEvaluationofPhaseRetrievalMethodsforIn-linePhase-contrastX-rayImaging學(xué)科專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程作者姓名：郭柏寬指導(dǎo)教師：周仲興副教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二〇一七年十二月摘要X射線相襯成像技術(shù)由于對軟組織成像具有可見度高、低輻射劑量的優(yōu)勢，克服了基于吸收襯度的傳統(tǒng)X射線成像在這方面的不足。在目前的適用于相襯成像的方法中，類同軸相襯成像對于光源要求較低，同時不需要復(fù)雜的光學(xué)器件，在實際
2、的研究和應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。為將相襯成像應(yīng)用于三維成像領(lǐng)域，需要通過相位抽取來恢復(fù)相襯圖像中的相位信息。目前采用的相位抽取方法主要分為直接法和間接法兩種?，F(xiàn)有的基于直接法的相位抽取算法，均基于不同的假設(shè)，滿足不同條件下的相位抽取。其優(yōu)勢在于計算時間短，但結(jié)果并不穩(wěn)定。目前對于相位抽取算法的研究均基于較為理想的成像條件，而在實際應(yīng)用中，成像系統(tǒng)的探測器分辨率和系統(tǒng)噪聲都會對相位抽取的結(jié)果有影響。本文利用基于直接法的相位抽取方法，通過改變探測器半高寬（FullWidthatHalfMaximum,FWHM）和系統(tǒng)噪聲大小，對這種影響進(jìn)
3、行研究。通過均方根誤差（RootMeanSquareError,RMSE）對各相位抽取方法的結(jié)果進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)探測器分辨率的降低或系統(tǒng)噪聲的增加會惡化相位抽取的結(jié)果，對于小尺寸的物體相位其惡化程度更為嚴(yán)重?；陂g接法的相位抽取算法通常利用迭代正則化方法，利用一定的先驗條件，可以獲得較為穩(wěn)定的相位抽取結(jié)果。本文在基于間接法的相位抽取方法的基礎(chǔ)上，考慮了成像系統(tǒng)的非理想性，提出了基于系統(tǒng)函數(shù)補(bǔ)償?shù)南辔怀槿》椒āＭㄟ^模擬數(shù)據(jù)圓柱對-球體對仿體和實際數(shù)據(jù)氣泡膜相襯圖像對該方法進(jìn)行分析驗證。該方法能有效提升圓柱對-球體對仿體相位抽取結(jié)果
4、的分辨力，使得氣泡膜相襯圖像的相位抽取結(jié)果的邊緣更為清晰。關(guān)鍵詞：類同軸相襯成像，相位抽取，點擴(kuò)散函數(shù)，正則化ABSTRACTPhasecontrastX-rayimagingtechniqueshaveshowntheabilitytoovercometheweaknessofthelowsensitivityofconventionalX-rayimaging.Amongthem,in-linephasecontrastimaging,blessedwithsimplicityofarrangement,isdeemedt
5、obeapromisingtechniqueinclinicalapplication.Inordertoapplythetechniqueto3Dimaging,phaseretrievalisneededtoobtainphaseinformationfromphasecontrastimages.Numerousphase-retrievalalgorithmshavebeendeveloped,whichcouldbegenerallydividedintotwocategories:thedirectalgorith
6、msandtheindirectones.Basedondifferentphysicalassumptions,theexistingdirectphase-retrievalalgorithmsexcelatcomputationtimebutsufferfrominstability.Thetheoriesofthesephase-retrievalalgorithmsaremostlyproposedonthebasisofidealimagingconditions.However,inpractice,bothde
7、tectorresolutionandsystemnoisewouldhaveinfluenceontheperformanceofthesephase-retrievalalgorithms.Toinvestigatesuchinfluence,wedesignednumericalsimulationswithGaussianshapeddetectorsvaryinginthefullwidthathalfmaximum(FWHM)andsystemnoiseatdifferentlevels.Theperformanc
8、eofthephase-retrievalmethodsundersuchconditionswasevaluatedbytherootmeansquareerror(RMSE).Theresultsdemonstratedthatanincreaseinthedetecto
