【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及x射线，尤其涉及一种基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接方法及系统。
技术介绍
1、x射线成像作为一种可以直接观察物体内部结构的方法被广泛使用，在传统的x射线成像系统中，衬度信息是通过物体成分吸收截面的差异获得，然而由于轻元素的结构问题，衬度图像存在较低，光栅干涉相衬成像方法可以提供包括吸收衬度信息、微分相位衬度信息及暗场衬度信息，提高了对物体的特征信息的获取程度。
2、随着探测器及同步加速器辐射等光源的不断改进，x射线成像的空间分辨率不断提升，物体的空间分辨率取决于亚纳米波长的x射线的聚焦尺寸，目前，菲涅尔波带片、k-b镜及折射透镜等光学器件能够将x射线聚焦到纳米级量级，然而受制于光学器件固有结构的限制，对x射线的聚焦尺寸很难有进一步的突破，从而限制成像的分辨率。
3、同时在x射线成像系统中，大视场与高分辨率往往是矛盾的，在放大光学系统中获取的高分辨率图像的视场很小，为获取大视场高分辨率图像，需要采用拼接技术进行图像拼接，现有图像拼接技术仅仅针对吸收图像进行拼接，而没有实现对相位及暗场图像的拼接。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接方法及系统。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
3、一种基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，包括：x射线处理模块、光源聚焦模块、探测器模块及图像处理模块；
4、x射线处理模块包
5、光源聚焦模块包括第一多层膜劳厄透镜、第二多层膜劳厄透镜及阶次级选孔径，其中，第一多层膜劳厄透镜及第二多层膜劳厄透镜对预聚焦x射线进行二维聚焦，得到二维聚焦x射线，阶次级选孔径通过消除二维聚焦x射线中聚焦光束外衍射阶数得到x射线聚焦光源；
6、探测器模块包括吸收光栅、闪烁体及成像单元，闪烁体位于吸收光栅后且位于泰伯距离位置处，x射线聚焦光源经吸收光栅叠加，经闪烁体转换为可见光波段，进而在成像单元中形成多幅样品图像及多幅背景图像，其中，样品图像包括相同区域的样品图像及不同区域的样品图像，相同区域的样品图像通过移动吸收光栅得到，不同区域的样品图像通过移动样品位置得到；
7、图像处理模块包括图像获取单元及图像拼接单元，图像获取单元用于获取样品图像及背景图像并形成的多模态显微图像，图像拼接单元用于对不同区域的样品图像及背景图像形成的任意两幅多模态显微图像进行拼接处理，得到拼接显微图像。
8、作为一种可实施方式，所述第一多层膜劳厄透镜的焦距与第二多层膜劳厄透镜的焦距不同，且所述第一多层膜劳厄透镜与第二多层膜劳厄透镜之间的距离，等于第一多层膜劳厄透镜的焦距与第二多层膜劳厄透镜的焦距之差。
9、作为一种可实施方式，所述第一多层膜劳厄透镜与第二多层膜劳厄透镜对齐且相互垂直。
10、作为一种可实施方式，入射x射线的光轴与所述第一多层膜劳厄透镜及第二多层膜劳厄透镜的倾斜角度满足布拉格衍射的角度要求，其中，倾斜角度表示如下：
11、
12、其中，表示倾斜角度，表示沿入射x射线光轴的深度，表示入射x射线的波长，表示多层膜劳厄透镜焦距。
13、作为一种可实施方式，所述闪烁体位于吸收光栅后且位于泰伯距离位置处，具体为：
14、所述x射线聚焦光源经吸收光栅叠加后，形成条纹图像在泰伯距离处达到最大对比度，并放置闪烁体接收经吸收光栅出射的条纹图像，其中，所述泰伯距离表示如下：
15、
16、其中，表示泰伯距离，表示泰伯阶数，表示吸收光栅的周期，表示x射线聚焦光源的波长。
17、作为一种可实施方式，所述成像单元包括物镜、反射镜及场镜；
18、通过切换物镜倍率，调整闪烁体到物镜的距离及吸收光栅到闪烁体的距离，以形成不同视场的图像；
19、所述反射镜将经闪烁体转换后的可见光反射至场镜，所述场镜扩大成像视场。
20、作为一种可实施方式，所述多模态显微图像包括吸收图像、相位图像及暗场图像，表示如下：
21、
22、
23、
24、其中，表示吸收光栅振幅传输函数的第个傅里叶系数，表示有样品时自成像振幅的第个傅里叶系数，表示横坐标，表示纵坐标，表示泰伯距离，表示吸收光栅的周期，表示入射光波长，表示x射线照射样品后产生的折射角，表示吸收图像，表示相位图像，表示暗场图像。
25、作为一种可实施方式，所述图像拼接单元用于对不同区域的样品图像及背景图像形成的任意两幅多模态显微图像进行拼接处理，包括以下步骤：
26、重新分配多模态显微图像中的光照分布强度，得到第一多模态显微图像及第二多模态显微图像；
27、基于傅里叶变换及交叉功率谱计算第一多模态显微图像与第二多模态显微图像之间的重叠区域，所述重叠区域为第一多模态显微图像的第一重叠区域及第二多模态显微图像的第一重叠区域；
28、计算第一多模态显微图像的第一重叠区域与第二多模态显微图像的第一重叠区域的标准化互信息，直至标准化互信息大于预设阈值，确定第一多模态显微图像与第二多模态显微图像的最佳匹配位置；
29、基于最佳匹配位置，采用加权混合算法对第一多模态显微图像与第二多模态显微图像进行拼接，得到拼接显微图像。
30、作为一种可实施方式，所述计算第一多模态显微图像与第二多模态显微图像之间的重叠区域，包括：
31、所述第一多模态显微图像与第二多模态显微图像具有相对位移量，且第一多模态显微图像与第二多模态显微图像为吸收图像、相位图像及暗场图像中的一种；
32、对第一多模态显微图像及第二多模态显微图像进行傅里叶变换，计算第一多模态显微图像及第二多模态显微图像的傅里叶互相关结果；
33、基于所述傅里叶互相关结果，确定第一多模态显微图像的第一重叠区域与第二多模态显微图像的第一重叠区域；
34、所述吸收图像、相位图像及暗场图像，分别表示如下：
35、
36、
37、所述傅里叶变换，表示如下：
38、
39、所述傅里叶互相关结果，表示如下：
40、
41、其中，表示傅里叶反变换，表示复共轭，表示第一多模态显微图像与第二多模态显微图像之间的平移量，分别表示第一多模态显微图像及第二多模态显微图像的表达式，表示傅里叶互相关结果的冲击函数，表示吸收图像，表示相位图像，表示暗场图像。
42、作为一种可实施方式，所述直至标准化互信息大于预设阈值，确定第一多模态显微图像与第二多模态显微图像的最佳匹配位置，包括：
43、若标准化互信息大于预设阈值，则第一多模态显微图像的第一重叠区域与第二多模态显微图像的第一重叠区域为最佳匹配位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，包括：X射线处理模块、光源聚焦模块、探测器模块及图像处理模块；
2.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述第一多层膜劳厄透镜的焦距与第二多层膜劳厄透镜的焦距不同，且所述第一多层膜劳厄透镜与第二多层膜劳厄透镜之间的距离，等于第一多层膜劳厄透镜的焦距与第二多层膜劳厄透镜的焦距之差。
3.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述第一多层膜劳厄透镜与第二多层膜劳厄透镜对齐且相互垂直。
4.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，入射X射线的光轴与所述第一多层膜劳厄透镜及第二多层膜劳厄透镜的倾斜角度满足布拉格衍射的角度要求，其中，倾斜角度表示如下：
5.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述闪烁体位于吸收光栅后且位于泰伯距离位置处，具体为：
6.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其
7.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述多模态显微图像包括吸收图像、相位图像及暗场图像，表示如下：
8.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述图像拼接单元用于对不同区域的样品图像及背景图像形成的任意两幅多模态显微图像进行拼接处理，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述计算第一多模态显微图像与第二多模态显微图像之间的重叠区域，包括：
10.根据权利要求8所述的基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述直至标准化互信息大于预设阈值，确定第一多模态显微图像与第二多模态显微图像的最佳匹配位置，包括：
11.根据权利要求8所述基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述基于最佳匹配位置，采用加权混合算法对第一多模态显微图像与第二多模态显微图像进行拼接，表示如下：
12.一种基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接方法，基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接系统实现，系统包括X射线处理模块、光源聚焦模块、探测器模块及图像处理模块，其特征在于，方法包括以下步骤：
13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求12所述的方法。
14.一种基于多层膜劳厄透镜的X射线相衬显微拼接装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求12所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，包括：x射线处理模块、光源聚焦模块、探测器模块及图像处理模块；
2.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述第一多层膜劳厄透镜的焦距与第二多层膜劳厄透镜的焦距不同，且所述第一多层膜劳厄透镜与第二多层膜劳厄透镜之间的距离，等于第一多层膜劳厄透镜的焦距与第二多层膜劳厄透镜的焦距之差。
3.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述第一多层膜劳厄透镜与第二多层膜劳厄透镜对齐且相互垂直。
4.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，入射x射线的光轴与所述第一多层膜劳厄透镜及第二多层膜劳厄透镜的倾斜角度满足布拉格衍射的角度要求，其中，倾斜角度表示如下：
5.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述闪烁体位于吸收光栅后且位于泰伯距离位置处，具体为：
6.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述成像单元包括物镜、反射镜及场镜；
7.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相衬显微拼接系统，其特征在于，所述多模态显微图像包括吸收图像、相位图像及暗场图像，表示如下：
8.根据权利要求1所述的基于多层膜劳厄透镜的x射线相...
【专利技术属性】
技术研发人员：包宜骏，杨浩彬，匡翠方，陶思玮，田宗翰，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：
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