一种X射线成像系统，包括：X射线源、源光栅、固定光栅模块和X射线探测器，依次位于X射线的传播方向上；被检测物体位于所述源光栅和固定光栅模块之间；所述源光栅可在垂直于光路方向和光栅条纹的方向上作步进移动；其中，该系统还包括计算机工作站，其控制所述X射线源、源光栅、X射线探测器从而实现下述过程：源光栅在其至少一个周期范围内进行步进运动；在每个步进步骤，X射线源向被测物体发射X射线，同时所述探测器接收X射线；其中，经过至少一个周期的步进和数据采集，探测器上每个像素点处的X射线的光强表示为一个光强曲线；将探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线相比较，由所述光强曲线的变化计算得出在每个像素点的像素值；根据所计算得出的像素值重建被检测物体的图像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及了 X射线成像领域，更具体地涉及通过光栅步进技术利用X射线对物体进行投影成像。
技术介绍
在现有技术例如CT扫描设备中，利用X射线对物体进行扫描成像得到了广泛地应用。传统的X射线扫描成像一般利用被测材料对X射线的衰减特性来以非破坏性方式检查物体的内部结构。若物体内部的各部分结构组成的密度差异明显，则传统的X射线成像技术的效果尤为显著。但对于轻元素构成的物质，它们对X射线来说是弱吸收物质，所以用传统的X射线成像技术几乎看不到它们内部的具体结构。即使用其它辅助的手段，例如给生物组织打上造影剂也很难得到清晰的图像，这造成了很多的缺憾。在上世纪九十年代，出现了 X射线相衬成像技术。所说相衬成像是通过捕捉X射线的相移信息来观察物体内部的电子密度变化，从而揭示物体的内部结构。开始时，出现的相衬成像方法一般通过利用相干或者部分相干的X射线的干涉或衍射现象来增强辐射图像的低对比度分辨率。而在此基础上，在申请号为200810166472. 9、名称为“X射线光栅相衬成像系统及方法”以及申请号为 “200810224362. 3”、专利技术名称为“X射线相衬层析成像”的专利申请中，其中该专利申请的全部内容在此通过参照引入到本申请中，黄志峰等人提出了非相干光栅相衬成像的新技术构思和方案，这包括使用两块吸收光栅在一个光栅周期范围内相对地平行移动若干步，每一步探测器采集一张图像；在完成一个光栅周期内的采集过程后，通过比较每个像素点对应的样品光强曲线与背景光强曲线的差异计算出被检测物体的折射图像信息。这取到了较好的相衬成像效果。该方法可以工作在多色、非相干的射线源下，实现简单可行的装置。另外，在X射线成像的技术发展过程中，也出现了暗场成像的技术。所说暗场成像是利用非直射光例如散射光、衍射光、折射光和荧光等对物质材料进行成像的技术，通过物质对X射线散射能力的差异来对物质内部结构进行成像。对于暗场成像，由于硬X射线独特的光学性质，所需的光学元件制作非常困难，所以硬X射线的暗场成像一直难以较佳地实现。然而，硬X射线的暗场成像技术在对物质内部微细结构分辨和探测能力上相对于明场成像和相衬成像具有独到的优势。由于硬X射线的散射在微米量级或甚至纳米量级尺度， 因而硬X射线暗场成像技术能够看到硬X射线明场成像和相衬成像都无法分辨到的物质内部超微细结构。其中，于2009年，在申请号为“200910088662. 8”、专利技术名称为“X射线暗场成像系统和方法”的专利申请中，其中该专利申请的全部内容在此通过参照引入到本申请， 黄志峰等人提出了利用X射线对物体进行暗场成像的技术方案，这包括向被测物体发射X 射线；使得两块吸收光栅之一在至少一个周期内进行步进；在每个步进步骤，探测器接收X 射线，并转化为电信号；经过至少一个周期的步进，探测器上每个像素点处的X射线光强表示为一个光强曲线；根据探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线的对比度，计算得到每个像素的散射角分布的二阶矩；在多个角度拍摄物体的图像，然后根据CT重建算法可以得物体的散射信息图像。前述的光栅成像技术中，都需要采用步进技术测量出探测器上每个探测单元(像素点)的光强曲线。其中，所利用的步进技术的基本原理为源光栅紧邻X光机源固定不动后，在基于Talbot-Lau干涉法的技术中，位相光栅或者解析光栅在一个光栅周期范围内相对平行移动若干步；而在基于经典光学方法的技术中，两块吸收光栅在一个光栅周期范围内相对平行移动若干步。每一步探测器采集一张图像。完成一个光栅周期内的采集过程后，通过比较每个像素点对应的样品光强曲线与背景光强曲线的差异可计算出折射图像信息、衰减图像信息和暗场图像信息。因位相光栅、解析光栅或吸收光栅的周期都在几微米量级，步进精度要求亚微米量级，这对机械设备的精度、整体设备防震、环境温度等要求都非常高，这将极大增加成像系统的建设难度和资金，从而限制了这种新的光栅成像技术的应用推广。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，在已经提出的X射线光栅相衬成像和暗场成像等技术的基础上，同样地基于X射线光栅成像技术，本专利技术提出了 X射线源光栅步进成像的系统和方法。具体地，本专利技术，提出了一种基于源光栅步进的成像系统，其中仅移动低精度的源光栅来实现步进过程，而要求高精度的光栅相对地固定不动。根据本专利技术的一个实施例，X射线成像系统，包括χ射线源、源光栅、固定光栅模块和X射线探测器，依次位于X射线的传播方向上；被检测物体位于所述源光栅和固定光栅模块之间；所述源光栅可在垂直于光路方向和光栅条纹的方向上作步进移动；其中，该系统还包括该系统还包括计算机工作站，其控制所述X射线源、源光栅、X射线探测器从而实现下述过程所述源光栅在其至少一个周期范围内进行步进运动；在每个步进步骤，X射线源向被测物体发射X射线，同时所述探测器接收X射线；其中，经过至少一个周期的步进和数据采集，探测器上每个像素点处的X射线的光强表示为一个光强曲线；将探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线相比较；由所述光强曲线的变化计算得出在每个像素点的像素值。其中，所述系统还包括致动装置，在所述计算机工作站的控制下，用于使得所述源光栅进行步进移动，和/或使得被检测物体与所述系统的其他部分相对地旋转一个角度。 在每个旋转角度下，重复所述源光栅步进过程，从而得出多个角度下的X射线成像像素值， 然后根据预定CT图像重建算法来重建被检测物体的立体图像。其中，所述计算机工作站包括数据处理模块，用于进行数据信息的处理，并从中计算得出被检测物体上各点的像素值；图像重建模块，用于根据计算得出的像素值重建被检测物体的图像；以及控制模块，用于控制所述X射线源、源光栅、X射线探测器以及数据处理单元的操作。其中，根据一个实施例，所述数据处理器模块和所述控制模块可集成在一起，由一个通用或专用处理器来实现。另外，所述计算机工作站还包括显示单元，用于显示被检测物体的图像。在可同时获得多种图像情况下，可互补地显示这些图像。根据本专利技术的一个实施例，所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线与不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出χ射线在被检测物体上预定点的折射信息，并由此计算出相应的像素值。根据本专利技术的另一个实施例，其中所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线与不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在被检测物体上预定点的散射信息，并由此计算出相应的像素值。根据本专利技术的又另一个实施例，其中所述计算机工作站能够从存在被检测物体的光强曲线与不存在被检测物体的背景光强曲线的对比中计算出X射线在被检测物体上预定点的衰减信息，并由此计算出相应的像素值。根据本专利技术的另一个方面，涉及一种X射线成像方法，利用X射线成像系统对物体进行成像，其中该X射线成像系统如上所述，其中，所述方法包括下述步骤向被测物体发射X射线；使得所述源光栅在其至少一个周期范围内进行步进运动；在每个步进步骤，X射线探测器接收X射线，并将其转化为可处理的数字电信号；其中， 经过至少一个周期的步进和数据采集，所述探测器上每个像素点处的X射线光强表示为一个光强曲线；所述数据处理模块将探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线相本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种Ｘ射线成像系统，用于对物体进行Ｘ射线成像，该系统包括：Ｘ射线源（Ｓ）、源光栅（Ｇ０）、固定光栅模块（Ｐ）和Ｘ射线探测器（Ｔ），依次位于Ｘ射线的传播方向上；被检测物体位于所述源光栅和固定光栅模块之间；所述源光栅可在垂直于光路方向和光栅条纹的方向上作步进移动；其中，该系统还包括计算机工作站，其控制所述Ｘ射线源、源光栅、Ｘ射线探测器从而实现下述过程：所述源光栅在其至少一个周期范围内进行步进运动；在每个步进步骤，Ｘ射线源向被测物体发射Ｘ射线，同时所述探测器接收Ｘ射线；其中，经过至少一个周期的步进和数据采集，探测器上每个像素点处的Ｘ射线的光强表示为一个光强曲线；将探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被检测物体情况下的光强曲线相比较，由所述光强曲线的变化计算得出在每个像素点的像素值；根据所计算得出的像素值重建被检测物体的图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志峰，陈志强，张丽，李元景，邢宇翔，赵自然，肖永顺，李亮，丁飞，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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