一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统及成像方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统及成像方法，其中，所述系统包括同步辐射X射线源；设置在所述同步辐射X射线源输出侧的具有两个通光孔的光澜；两个分别安装在所述光澜的两个所述通光孔处的毛细管装置；设置在通过所述毛细管装置后的两束光束的相交位置处的用于放置样品的样品台；设置在所述样品台一侧的X射线成像探测器；以及与所述X射线成像探测器连接的数据处理装置。与传统X射线CT技术相比，本发明专利技术成像的时间分辨率大大提升，可以进行实时成像，并降低了样品受辐射的剂量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种X射线成像系统及方法，尤其涉及一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统及成像方法。
技术介绍
在可见光中，双目立体视觉技术近年来得到了很大的发展，它是基于视差原理，由双摄像机从不同角度同时获取同一物体的两幅数字图像，恢复出物体三维几何信息的方法。随着双目立体视觉技术在近二十多年来的迅速发展，已经逐渐完善并应用到机器人视觉导航、航空测绘、医学成像和工业检测等很多领域。基于同步辐射的X射线成像技术一般分为两类，分别是二维X射线照相术和三维X射线CT技术。二维X射线照相术是利用X射线在介质中被吸收性质的差异(密度和厚度)来判断样品内部结构，由于同步辐射X射线的亮度较普通X光机的亮度高10个量级以上，因此基于同步辐射的二维X射线照相术可以进行实时成像。如图1所示，同步辐射二维X射线照相系统主要包括：向样品12发射同步辐射X射线11的同步辐射X射线源10以及用于获取样品12的二维投影图像14的成像探测器13。然而，二维X射线照相术的成像结果是样品各深度组份的重叠投影，无法区分投影的深度信息，对样品中那些前后重叠的结构难以发现，很容易造成对样品内部结构的错误判断。X射线CT技术由样品的0～180度内大量二维投影图重构得到，其结合吸收衬度或相位衬度成像技术可以实现样品三维信息的精确重构。如图2所示，同步辐射X射线CT系统包括：同步辐射X射线源21、探测器23以及设置在两者之间的用于放置样品22的样品台，其中，通过样品与同步辐射X射线源21以及探测器23之间的相对旋转，获取样品不同角度的投影图像24，然后将投影图像24输入计算机25，通过图像重建算法计算出断层切片26，即重建图像。但是由于三维X射线CT技术需要对样品进行大量的旋转投影，会大大增加成像的时间和样品受辐照的剂量，因此，无法或难以进行实时观测实验，特别是对活的生物样品进行实时成像，具有很大的局限性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统及成像方法，以实现实时三维X射线立体成像，并降低样品受辐射的剂量。本专利技术之一所述的一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，其包括：同步辐射X射线源；设置在所述同步辐射X射线源输出侧的具有两个通光孔的光澜，其将所述同步辐射X射线源输出的同步辐射X射线分成两束光束；两个分别安装在所述光澜的两个所述通光孔处的毛细管装置，该两个毛细管装置分别改变从所述光澜通过的两束光束的传播方向，以使该两束光束相交；设置在通过所述毛细管装置后的两束光束的相交位置处的用于放置样品的样品台，以使所述样品被沿不同方向传播的两束光束交叉照射；设置在所述样品台一侧的X射线成像探测器，其探测从所述样品透射出的两束光束，并获得两幅不同角度的样品投影图像；以及与所述X射线成像探测器连接的数据处理装置，其根据所述两幅不同角度的样品投影图像，恢复所述样品的三维信息，以获得样品立体图像。在上述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统中，每个所述毛细管装置包括：毛细管光学元件以及用于调节该毛细管光学元件位置的毛细管调节机构。在上述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统中，所述毛细管光学元件为多毛细管X光透镜。在上述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统中，所述毛细管调节机构为五维调节机构，其包括三维平动调节子机构以及用于调节所述毛细管光学元件的摆角和投角的二维角度调节子机构。在上述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统中，所述样品台为三维平动调节样品台。在上述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统中，所述光澜包括具有两个所述通光孔的铅板。在上述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统中，所述铅板的厚度为2mm，每个所述通光孔的直径为3-5mm，且两个所述通光孔的中心间距为20-40mm。本专利技术之二所述的一种基于同步辐射的实时X射线立体成像方法，其包括以下步骤：步骤S1，利用同步辐射X射线源发出同步辐射X射线，通过具有两个通光孔的光澜将所述同步辐射X射线分成两束光束，并通过两个毛细管装置分别改变该两束光束的传播方向，以使该两束光束交叉照射在位于该两束光束相交位置处的样品台上的样品上；步骤S2，通过X射线成像探测器探测从所述样品透射出的两束光束，并获得两幅不同角度的样品投影图像；以及步骤S3，通过数据处理装置根据所述两幅不同角度的样品投影图像，恢复所述样品的三维信息，以获得样品立体图像。由于采用了上述的技术解决方案，本专利技术通过采用具有两个通光孔的光澜以及两个毛细管装置将从同步辐射X射线源发出同步辐射X射线分成两束不同方向的光束，并使样品置于两束光束的相交处，同时通过X射线成像探测器获得两幅不同角度的样品投影图像，最后通过数据处理装置利用双目视差原理恢复所述样品的三维信息，从而获得样品立体图像。本专利技术可一次实时完成X射线立体成像，而不需要旋转样品获取大量投影数据，从而大大提成了时间分辨率(可达毫秒量级)，降低了成像时间和样品受辐射的剂量。附图说明图1是同步辐射二维X射线照相系统的结构示意图；图2是同步辐射X射线CT系统的结构示意图；图3本专利技术一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统的结构俯视图；图4是本专利技术中获取样品三维信息的笛卡尔坐标系及两幅样品投影图像视差关系的示意图；图5是本专利技术中两幅样品投影图像的同一层的灰度值对比曲线的示意图。具体实施方式下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图3所示，本专利技术之一，即一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，包括：同步辐射X射线源1；设置在同步辐射X射线源1输出侧的具有两个通光孔的光澜2，其将同步辐射X射线源1输出的同步辐射X射线分成两束光束；两个分别安装在光澜2的两个通光孔处的毛细管装置3，该两个毛细管装置3分别改变从光澜3通过的两束光束的传播方向，以使该两束光束相交；设置在通过毛细管装置3后的两束光束的相交位置处的用于放置样品的样品台4，以使样品被沿不同方向传播的两束光束7交叉照射；设置在样品台4一侧的X射线成像探测器5，其探测从样品透射出的两束光束，并获得两幅不同角度的样品投影图像；以及与X射线成像探测器5连接的数据处理装置6，其根据两幅不同角度的样品投影图像，恢复样品的三维信息，以获得样品立体图像。在本实施例中，光澜2包括具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，其特征在于，所述系统包括：同步辐射X射线源；设置在所述同步辐射X射线源输出侧的具有两个通光孔的光澜，其将所述同步辐射X射线源输出的同步辐射X射线分成两束光束；两个分别安装在所述光澜的两个所述通光孔处的毛细管装置，该两个毛细管装置分别改变从所述光澜通过的两束光束的传播方向，以使该两束光束相交；设置在通过所述毛细管装置后的两束光束的相交位置处的用于放置样品的样品台，以使所述样品被沿不同方向传播的两束光束交叉照射；设置在所述样品台一侧的X射线成像探测器，其探测从所述样品透射出的两束光束，并获得两幅不同角度的样品投影图像；以及与所述X射线成像探测器连接的数据处理装置，其根据所述两幅不同角度的样品投影图像，恢复所述样品的三维信息，以获得样品立体图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，其特征在于，所述系
统包括：
同步辐射X射线源；
设置在所述同步辐射X射线源输出侧的具有两个通光孔的光澜，其将所
述同步辐射X射线源输出的同步辐射X射线分成两束光束；
两个分别安装在所述光澜的两个所述通光孔处的毛细管装置，该两个毛
细管装置分别改变从所述光澜通过的两束光束的传播方向，以使该两束光束
相交；
设置在通过所述毛细管装置后的两束光束的相交位置处的用于放置样品
的样品台，以使所述样品被沿不同方向传播的两束光束交叉照射；
设置在所述样品台一侧的X射线成像探测器，其探测从所述样品透射出
的两束光束，并获得两幅不同角度的样品投影图像；以及
与所述X射线成像探测器连接的数据处理装置，其根据所述两幅不同角
度的样品投影图像，恢复所述样品的三维信息，以获得样品立体图像。
2.根据权利要求1所述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，其
特征在于，每个所述毛细管装置包括：毛细管光学元件以及用于调节该毛细
管光学元件位置的毛细管调节机构。
3.根据权利要求2所述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，其
特征在于，所述毛细管光学元件为多毛细管X光透镜。
4.根据权利要求2所述的基于同步辐射的实时X射线立体成像系统，其
特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓彪，王玉丹，任玉琦，王飞翔，肖体乔，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31