x射线衍射增强成像的折射角信息提取算法综述 review on refraction-angle extraction methods in diffraction enhanced imaging.pdfVIP

弗l，面弗J期 Ll理诳3肚州研，九 V01．上1．11U．o CT and ications 2008年9月(27—35) TheoryAppl Sep．，2008 文章编号：1004—4140(2008)03—0027—09 X射线衍射增强成像的折射角信息提取算法综述 丁飞“6，陈志强8～，黄志峰“6，张丽“6 (清华大学a．工程物理系；b．粒子技术与辐射成像教育部重点实验室，北京100084) 摘要：本文简要地介绍了衍射增强成像方法的物理原理，根据折射角信息提取所需要的DEI图 像采样的数量进行分类，分别详细介绍了利用两幅DEI图像、三幅DEI图像以及多幅DEI图像 进行折射角信息提取的算法，并依次分析了它们的特点及性能。对于不同的实际应用需要，灵 活的选择使用这些折射角信息提取方法，可以获得更好的图像效果。 关键词：衍射增强成像；折射角信息提取算法；相衬成像 中图分类号：TP391．41文献标识码：A Enhanced 基于同步辐射装置的衍射增强成像(Diffraction 用完整晶体Bragg衍射对入射X射线角度的选择性来进行成像的相衬成像技术。区别于传 统的X射线成像技术，衍射增强成像技术是利用X射线的一阶相移信息来反映观测物内部 的电子密度变化，从而揭示物体的内部结构。对于弱吸收的轻元素物质，这项技术可以获 得较明显的相位衬度信息，与传统X射线成像及其CT技术、MRI技术、超声技术等各种传 统成像技术相比具有独特的优势。因此，衍射增强成像技术已经成为X射线成像领域里最 具前景的研究方向之一。 根据X射线与物质相互作用的基本原理，X射线在穿过物质时，不仅振幅会发生衰减， 其相位也将发生变化，即发生相移(phaseshift)。物理上，物质的复折射率可以表示为 力=l一万一f∥…，其中6被称为相位因子，它与物质的相移截面P有关；声被称为吸收因子， 它与物体的线性吸收系数∥有关；且X射线穿过物质时产生的相移(咖与相位因子(J) 的关系㈦： 矽=筹肛x,y,z)dl (1) 其中，，表示X射线在物体中的传播路径。 实际上，对于弱吸收物质，相位因子比吸收因子大近3个数量级，因此，研究者可以 通过测量相移(桫来获得相位因子6，即可近似表示出折射率n的大小。由系统物理意义 出发，衍射增强成像方法通过测量x射线穿过物体后的折射角At9,利用如下关系旧’81： AO=二V痧 (2) 收稿日期：2008-05—21。 基金项目：国家自然科学基金。 万方数据 CT理论与应用研究 17卷 近似计算出x射线相移的一阶微分信息(V驴)，从而描述物质折射率”变化。其中，七 代表X射线的波数。如何计算X射线穿过物体后的折射角，则是衍射增强成像技术的关键 问题。 本文首先简要介绍衍射增强成像方法的物理基础，然后按照所使用DEI图像的数量进 行分类，分别详细介绍利用两幅DEI图像、三幅DEI图像以及多幅DEI图像的折射角信息 提取的方法的进展，并分析了这些算法的主要思路和性能。 1 衍射增强成像物理模型 l X 08 糌 拓06