高分辨率和高信噪比的x射線成像系統(tǒng)和成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)和成像方法，所述的成像系統(tǒng)包括：狹縫：用于在垂直于狹縫方向形成發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像，利用在平行于狹縫方向擴(kuò)展的通光面積獲得高信噪比；線像素探測(cè)器陣列：用于探測(cè)光強(qiáng)的空間位置的變化，采集所述發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像；旋轉(zhuǎn)裝置：用于旋轉(zhuǎn)狹縫和線像素探測(cè)器陣列，獲得發(fā)光樣品在各個(gè)方向上的一維高分辨率和高信噪比的圖像，然后利用CT重建方法重建發(fā)光樣品的高分辨率二維圖像。上述成像系統(tǒng)具有成像分辨率高和信噪比高的優(yōu)點(diǎn)，適用于多種利用X射線針孔成像和編碼孔徑成像不能獲得發(fā)光樣品滿意圖像的場(chǎng)合。
【專利說明】高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)和成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及X射線成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種高分辨率和高信噪比的X射線 成像系統(tǒng)和成像方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 針孔成像原理是2300年前，中國(guó)古代科學(xué)家墨子發(fā)現(xiàn)的。雖然經(jīng)過了 2300年這 樣如此漫長(zhǎng)的時(shí)間，但是針孔成像原理如今仍然廣泛應(yīng)用于X射線成像領(lǐng)域，例如在X射線 天文學(xué)。針孔成像的分辨率由針孔決定，針孔越小，成像分辨率越高，可是針孔越小，光信號(hào) 越弱，信噪比越低，成像時(shí)間越長(zhǎng)。因而在針孔成像領(lǐng)域，一直存在著分辨率和信噪比之間 矛盾。為了追求高分辨率成像，必須采用小針孔，其結(jié)果必然是犧牲信噪比；相反，為了追求 高信噪比，就必須增大針孔，其結(jié)果必然是高分辨率信號(hào)的損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理 解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān) 鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念， 以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0004] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高信噪比的X射線成像方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)，包 括：
[0007] 狹縫，用于在垂直于狹縫方向形成發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像，利用在平行于 狹縫方向擴(kuò)展的通光面積獲得高信噪比；
[0008] 線像素探測(cè)器陣列，平行于狹縫，用于在垂直于線像素探測(cè)器的方向上，探測(cè)光強(qiáng) 的空間位置的變化，采集所述發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像；
[0009] 旋轉(zhuǎn)裝置，用于承載狹縫和線像素探測(cè)器陣列，能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器 陣列中心連線為軸，同步旋轉(zhuǎn)狹縫和線像素探測(cè)器陣列；
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種高分辨率和高信噪比的X射線成像方法，包 括以下步驟：
[0011] 調(diào)整狹縫，使所述發(fā)光樣品發(fā)出的光信號(hào)通過狹縫到達(dá)線像素探測(cè)器陣列；
[0012] 調(diào)整線像素探測(cè)器陣列，使線像素與狹縫平行；
[0013] 調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置，使狹縫和線像素探測(cè)器陣列能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器陣列 中心連線為軸同步旋轉(zhuǎn)；
[0014] 線像素探測(cè)器陣列采集發(fā)光樣品的成像信號(hào)，使狹縫和線像素探測(cè)器陣列以狹縫 中心和線像素探測(cè)器陣列中心連線為軸同步旋轉(zhuǎn)，通過線像素探測(cè)器陣列采集發(fā)光樣品在 各個(gè)方向上的一維高分辨率和高光通量的信號(hào)；
[0015] 重建發(fā)光樣品的二維圖像，利用線像素探測(cè)器陣列采集的光信號(hào)和CT重建方法， 重建發(fā)光樣品的高分辨率二維圖像。
[0016] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0017] 解決了針孔成像領(lǐng)域中長(zhǎng)久困擾人們的分辨率和信噪比之間的矛盾，為獲得發(fā)光 樣品的高分辨率和高信噪比的圖像奠定了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明提出的高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，狹 縫和線像素探測(cè)器陣列平行，旋轉(zhuǎn)裝置以狹縫中心和線像素探測(cè)器陣列中心連線為軸同步 旋轉(zhuǎn)狹縫和線像素探測(cè)器陣列。
[0020] 附圖標(biāo)記：1-發(fā)光樣品；2-狹縫；3-旋轉(zhuǎn)裝置；4-線像素探測(cè)器陣列。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述 的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng) 注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的 部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造 性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 本發(fā)明提供了一種高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)，包括：
[0023] 狹縫，用于在垂直于狹縫方向形成發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像，利用在平行于 狹縫方向擴(kuò)展的通光面積獲得高信噪比；
[0024] 線像素探測(cè)器陣列，平行于狹縫，用于在垂直于線像素探測(cè)器的方向上，探測(cè)光強(qiáng) 的空間位置的變化，采集所述發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像；
[0025] 旋轉(zhuǎn)裝置，用于承載狹縫和線像素探測(cè)器陣列，能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器 陣列中心連線為軸，同步旋轉(zhuǎn)狹縫和線像素探測(cè)器陣列。
[0026] 本發(fā)明還提供一種高分辨率和高信噪比的X射線成像方法，包括以下步驟：
[0027] 調(diào)整狹縫，使所述發(fā)光樣品發(fā)出的光信號(hào)通過狹縫到達(dá)線像素探測(cè)器陣列；
[0028] 調(diào)整線像素探測(cè)器陣列，使線像素與狹縫平行；
[0029] 調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置，使狹縫和線像素探測(cè)器陣列能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器陣列 中心連線為軸同步旋轉(zhuǎn)；
[0030] 線像素探測(cè)器陣列采集發(fā)光樣品的成像信號(hào)，使狹縫和線像素探測(cè)器陣列以狹縫 中心和線像素探測(cè)器陣列中心連線為軸同步旋轉(zhuǎn)，通過線像素探測(cè)器陣列采集發(fā)光樣品在 各個(gè)方向上的一維高分辨率和高光通量的信號(hào)；
[0031] 重建發(fā)光樣品的二維圖像，利用線像素探測(cè)器陣列采集的光信號(hào)和CT重建方法， 重建發(fā)光樣品的高分辨率二維圖像。
[0032] 本發(fā)明解決了針孔成像領(lǐng)域中長(zhǎng)久困擾人們的分辨率和信噪比之間的矛盾，其基 本原理是：在垂直于狹縫的方向，獲得發(fā)光樣品的一維高分辨率的信號(hào)，在平行于狹縫的方 向利用擴(kuò)展的通光面積獲得高信噪比，再利用旋轉(zhuǎn)狹縫和線像素探測(cè)器陣列獲得發(fā)光樣品 在各個(gè)方向上的一維高分辨率和高信噪比的信號(hào)，然后利用CT重建方法重建發(fā)光樣品的 高分辨率二維圖像。簡(jiǎn)言之，在兩個(gè)互相垂直的方向，分別實(shí)現(xiàn)高分辨率和高信噪比，通過 旋轉(zhuǎn)獲得發(fā)光樣品的二維高分辨率和高信噪比的圖像。
[0033] 在本發(fā)明上述各實(shí)施例中，實(shí)施例的序號(hào)和/或先后順序僅僅便于描述，不代表 實(shí)施例的優(yōu)劣。對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見 其他實(shí)施例的相關(guān)描述。
[0034] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通 過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該 程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：只讀存儲(chǔ)器 (Read-Only Memory，簡(jiǎn)稱 ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory，簡(jiǎn)稱 RAM)、磁碟 或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0035] 在本發(fā)明的裝置和方法等實(shí)施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/ 或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時(shí)，在上面 對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類 似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代 其它實(shí)施方式中的特征。
[0036] 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語"包括/包含"在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但 并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[〇〇37] 最后應(yīng)說明的是：雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不 超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和 變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí) 施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí) 行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來 要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包 括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1. 一種高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，包括： 狹縫，用于在垂直于狹縫方向形成發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像，利用在平行于狹縫 方向擴(kuò)展的通光面積獲得高信噪比； 線像素探測(cè)器陣列，平行于狹縫，用于在垂直于線像素探測(cè)器的方向上，探測(cè)光強(qiáng)的空 間位置的變化，采集所述發(fā)光樣品的一維高分辨率圖像； 旋轉(zhuǎn)裝置，用于承載狹縫和線像素探測(cè)器陣列，能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器陣列 中心連線為軸，同步旋轉(zhuǎn)狹縫和線像素探測(cè)器陣列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，其成像 分辨率由狹縫寬度決定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率和高信噪比的X射線成像系統(tǒng)，其特征在于，所述狹 縫和線像素探測(cè)器陣列能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器陣列中心連線為軸旋轉(zhuǎn)。
4. 一種高分辨率和高信噪比的X射線成像方法，其特征在于，包括： 調(diào)整狹縫，使所述發(fā)光樣品發(fā)出的光信號(hào)通過狹縫到達(dá)線像素探測(cè)器陣列； 調(diào)整線像素探測(cè)器陣列，使線像素與狹縫平行； 調(diào)整旋轉(zhuǎn)裝置，使狹縫和線像素探測(cè)器陣列能夠以狹縫中心和線像素探測(cè)器陣列中心 連線為軸同步旋轉(zhuǎn)； 線像素探測(cè)器陣列采集發(fā)光樣品的成像信號(hào)，使狹縫和線像素探測(cè)器陣列以狹縫中心 和線像素探測(cè)器陣列中心連線為軸同步旋轉(zhuǎn)，通過線像素探測(cè)器陣列采集發(fā)光樣品在各個(gè) 方向上的一維高分辨率和高光通量的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】A61B6/03GK104095645SQ201310115831
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月3日
【發(fā)明者】朱佩平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所