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基于迭代重建算法的X射线光栅相位CT成像
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391.41[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中北大学信息与通信工程学院,太原030051, [2]中国科学院上海应用物理研究所,上海201800
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11375257,61301259,U1232205)、中北大学校学科研究基金(批准号:2015110246)和山西省自然科学基金(批准号:2015021099)资助的课题.
中文摘要:

基于光栅干涉仪的X射线成像技术可以同时获得样品内部的吸收信息、相位信息和散射信息,既保持了传统X射线衰减成像的优点,又拥有相衬成像和散射成像的优势.然而基于传统CT重建算法的X射线光栅成像需要采集大量完整的原始投影数据,数据采集时间过长从而使得物体接受很大的辐射剂量,难以在实际中应用.提出基于传统代数迭代重建算法的光栅成像技术.该方法利用现有X射线光栅成像系统采集少量原始投影数据,基于传统代数迭代重建算法,对旋转变化的相位数据进行CT重构,同时基于傅里叶变换的方法对微分相位数据进行相位恢复.模拟和实验结果表明,基于少量或不完备的原始投影数据,该方法能够准确重构成像对象的吸收、相位和散射三维信息,同时还能对微分相位切片进行高信噪比的相位恢复,得到样品折射率实部衰减率,为X射线光栅成像技术在工业、生物和医学诊断等领域的应用提供理论和技术支撑.

英文摘要:

Grating based X-ray imaging technology is a coherent imaging technique that bears tremendous potential in three- dimensional tomographic imaging of weak absorption contrast specimens. Three kinds of contrast information including absorption, phase and scattering can be retrieved separately based on a single set of raw projections. However, the grating based X-ray imaging with the conventionai phase-retrieval method using the conventional phase-stepping approach and filtered back projection (FBP) reconstruction algorithm require large amounts of raw data, so that long exposure time and large amounts of radiation dose is accepted by the sample. According to the traditional grating based X-ray imaging system, we propose a low dose, fast, multi-contrast CT reconstruction approach based on the iterative reconstruction algorithm that optimizes dose efficiency but does not share the main limitations of other reported methods. Prior to reconstruction, firstly, the projections are acquired with the phase stepping approach and multi-contrast projections are retrieved from the raw data by conventional retrieval algorithm. Then the rotational variable differential phase projections are converted to rotational invariable projections by means of decomposing the differential phase projections into the rotational invariable projections in two mutually perpendicular derivative directions via the transformation of coordinates. Finally, the absorption, phase and scattering information are reconstructed with the iterative reconstruction algorithm and the phase is retrieved based on the fast Fourier transform (FFT). We validated and assessed the phase reconstruction approach with a numerical simulation on a phase Shepp-Logan imaging and biomedical application beam line (BL-13W) in the phantom. The experiment was performed at the X-ray Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) where 20 keV X-ray from a Si(lll) monochromator is emitted. The X-ray interferometer was positioned at 34 m from the Wiggler source. Th

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876