CN109856169A - 一种高分辨显微能谱ct成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分辨显微能谱CT成像方法及系统，该方法包括：步骤1，开启射线源照射样品；步骤2，将穿过样品的射线中部分转换成可见光；步骤3，获得高分辨扫描数据；步骤4，获得多个不同能谱扫描数据；步骤5，配准高分辨扫描数据和多能谱扫描数据，CT重建高分辨率能谱成像的显微CT成像；所述配准包括：透视成像标准尺寸样品，提取透视成像中的标准尺寸样品；标定获得光耦合探测器的物方像素尺寸和光子计数探测器的物方像素尺寸；计算高分辨扫描数据与多能谱扫描数据的配准缩放参数和平移参数；根据缩放参数与平移参数，配准高分辨扫描数据和多能谱扫描数据。本发明能够重建出同时具备高空间分辨率与物质分辨能力的CT图像。

Description

一种高分辨显微能谱CT成像方法及系统

技术领域

本发明涉及一种显微CT成像系统，特别是涉及一种高分辨显微能谱CT成像方法及系统。

背景技术

基于光耦合的可见光探测器的显微CT成像方式是一种目前世界上主流的高分辨率X射线成像技术，其基本原理是利用闪烁体将X射线转换成可见光，然后利用显微镜组将可见光分布放大成像在相机芯片上，由显微物镜的光学放大可实现高分辨率的X射线成像。闪烁体的厚度往往较薄，对X射线的转换效率很低，通常小于10％，且闪烁体不具备分能谱X射线-可见光转换的能力。光子计数探测器是一种可以对X射线光子进行分能量分别计数的探测装置。光子计数探测器中，传统平板探测器需要首先将X射线转换成可见光，再将可见光转换成电信号。而能谱平板探测器可以直接将X射线转换为电信号，并在每个像元位置集成多个X射线-电荷转换单元，各个单元分别对不同能量范围的X射线光子进行计数。但是，光子计数探测器的像元较大，尽管可以通过几何放大作用对像进行放大，但受限于实验室X射线源焦点尺寸，其成像分辨率因此受到限制，无法实现亚微米级的高分辨率显微CT成像。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分辨显微能谱CT成像方法及系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种高分辨显微能谱CT成像方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，开启射线源，使其发出的射线照射样品；

步骤2，通过闪烁体，将穿过所述样品的射线中的一部分转换成可见光；

步骤3，通过反射镜折转光路，改变所述步骤2转换得到的所述可见光的传播方向，该部分可见光经由倍数放大处理后，在光耦合探测器上成像，获得高分辨扫描数据P_ocd；

步骤4，穿过所述样品的射线中的未被所述闪烁体转换的另一部分射线沿直线继续传播，在光子计数探测器上成像，获得多个不同能谱扫描数据Q_k，k＝1,…,K，其中k表示所述光子计数探测器的能谱分辨通道数；

步骤5，将所述步骤3获得的所述高分辨扫描数据P_ocd和所述步骤4获得的所述多能谱扫描数据Q_k进行配准，通过CT重建，得到高分辨率能谱成像的显微CT成像；

其中，所述步骤5中的“配准”具体包括：

步骤51，对标准尺寸样品进行透视成像，并提取高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品；

步骤52，通过步骤51提取的高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品，利用如下式(1)和式(2)，标定获得所述光耦合探测器的物方像素尺寸h₁和所述光子计数探测器的物方像素尺寸h₂；

式(1)中，s₁为所述射线源的源焦点到所述标准尺寸样品的中心的距离，s₂为所述标准尺寸样品的中心到所述闪烁体的中心的距离，s₃为所述光子计数探测器的中心到所述闪烁体的中心的距离，t为所述光耦合探测器的镜头放大倍率，d₁为所述高分辨扫描数据P_ocd中的所述标准尺寸样品的像素大小，d₂为所述多能谱扫描数据Q_k中的所述标准尺寸样品的像素大小，r为所述标准尺寸样品的尺寸；

步骤53，根据步骤52获得的h₁和h₂，利用如下的式(3)计算所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的配准缩放参数g；

步骤54，获取所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数；

步骤55，根据所述步骤53得到的缩放参数与所述步骤54得到的平移参数，完成所述高分辨扫描数据P_ocd和所述多能谱扫描数据Q_k的配准。

进一步地，所述步骤54具体包括：

分别计算步骤51得到的所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中所提取的标准尺寸样品透视图的重心，记为(x_o,y_o)与(x_p,y_p)，则所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数为((x_o-x_pg),(y_o-y_pg))；

所述步骤55具体包括：

利用所述步骤54中的所述平移参数，进行图像平移插值，即每个像素按照该参数更换到新的位置上，其中，(x_o-x_pg)为水平方向的位移量，(y_o-y_pg)为y方向平移量。

进一步地，所述步骤3中的所述反射镜折转光路包括反射镜、显微物镜和镜筒透镜，其中，所述射线源布置在所述样品的一侧，所述闪烁体和反射镜先后依次布置在所述射线源出射的射线穿过所述样品之后的直线传播光路上，且所述反射镜能够将所述步骤2转换得到的所述可见光的传播方向改变后，经由所述显微物镜倍数放大处理，在所述光耦合探测器上成像；穿过所述样品的射线中的未被所述闪烁体转换的另一部分射线透过所述反射镜沿直线继续传播，并在所述光子计数探测器上成像。

进一步地，通过在2倍至50倍的范围之间选择性更换所述显微物镜的放大倍率，以实现不同分辨率的成像。

进一步地，通过微调所述反射镜相对于所述闪烁体的角度，以使所述闪烁体在所述反射镜里的像垂直所述显微物镜的光轴。

进一步地，通过沿所述显微物镜的光轴控制所述镜筒透镜作一维轴向平移，以使成像像面落到所述光耦合探测器的靶面上。

进一步地，通过控制所述光耦合探测器绕所述显微物镜的光轴旋转及在垂直于所述显微物镜的光轴的平面内横向二维平移调整，以调整像在述光耦合探测器的靶面上的位置及方向。

进一步地，通过调整所述射线源、样品、闪烁体及光子计数探测器的轴向位置关系，使所述光耦合探测器与光子计数探测器上的图像放大率一致。

本发明还提供一种高分辨显微能谱CT成像系统，该系统包括：射线源、高分辨光耦合探测模块、光子计数探测器和计算机，其中：所述高分辨光耦合探测模块包括闪烁体、反射镜、显微物镜和镜筒透镜；所述射线源布置在样品的一侧，所述闪烁体将穿过所述样品的射线中的一部分转换成可见光，该可见光经由所述反射镜反射，经由所述显微物镜倍数放大处理，在所述光耦合探测器上成像，获得并输出高分辨扫描数据P_ocd；穿过所述样品的射线中的未被所述闪烁体转换的另一部分射线透过所述反射镜沿直线继续传播，并在所述光子计数探测器上成像，获得并输出多能谱扫描数据Q_k，k＝1,…,K，其中N表示所述光子计数探测器的能谱分辨通道数；所述计算机接收所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k，并将P_ocd和Q_k进行配准，通过CT重建，得到高分辨率能谱成像的显微CT成像；所述配准具体包括：

对标准尺寸样品进行透视成像，并利用阈值方法提取高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品；

通过提取的高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品，利用如下式(1)和式(2)，标定获得所述光耦合探测器的物方像素尺寸h₁和所述光子计数探测器的物方像素尺寸h₂；

式(1)中，s₁为所述射线源的源焦点到所述标准尺寸样品的中心的距离，s₂为所述标准尺寸样品的中心到所述闪烁体的距离，s₃为所述光耦合探测器到所述闪烁体的距离，t为所述光耦合探测器的镜头放大倍率，d₁为所述高分辨扫描数据P_ocd中的所述标准尺寸样品的像素大小，d₂为所述多能谱扫描数据Q_k中的所述标准尺寸样品的像素大小，r为所述标准尺寸样品的尺寸；

根据获得的h₁和h₂，利用如下的式(3)计算所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的配准缩放参数g；

所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数；

根据得到的缩放参数与平移参数，完成所述高分辨扫描数据P_ocd和所述多能谱扫描数据Q_k的配准。

进一步地，所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数由如下方法获得：

分别计算所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中所提取的标准尺寸样品透视图的重心，记为(x_o,y_o)与(x_p,y_p)，则所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数为((x_o-x_pg),(y_o-y_pg))；

利用所述平移参数，进行图像平移插值，即每个像素按照该参数更换到新的位置上，其中，(x_o-x_pg)为水平方向的位移量，(y_o-y_pg)为y方向平移量。

本发明能够充分利用X射线的剂量与多色性，一方面提高了显微CT成像效率，另一方面由光耦成像模块的高分辨图像及光子计数探测器的分能谱图像实现了高分辨能谱CT扫描。利用上述扫描数据，可以重建出同时具备高空间分辨率与物质分辨能力的CT图像。

附图说明

图1是本发明提供的高分辨显微能谱CT成像系统一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的高分辨显微能谱CT成像系统的控制原理示意图；

图3是本发明提供的高分辨显微能谱CT成像系统另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1和图2所示，本实施例提供的高分辨显微能谱CT成像系统包括：射线源1、高分辨光耦合探测模块、光子计数探测器5和计算机，其中：所述高分辨光耦合探测模块包括闪烁体3、反射镜6、显微物镜7和镜筒透镜8。

射线源1布置在样品2的一侧，用于辐照样品2。射线源1发出的锥束射线照射在样品2的表面，之后穿过样品2，并携带样品2的内部密度信息。射线源1既可以是X射线源，也可以是α射线和β射线等射线源。本实施例中的射线源1采用的是射线源1，为微焦点锥束射线源，为显微CT系统提供锥束X射线，其焦点直径通常不小于为4μm。

样品2固定设置运动驱动装置上，运动驱动装置用于承载样品2，通过控制运动驱动装置运动，可以控制样品2进行平移及旋转运动。利用本实施例提供的高分辨显微能谱CT成像系统进行透视成像时，通过运动驱动装置，将样品2固定于某一个特定角度进行成像。利用本实施例提供的高分辨显微能谱CT成像系统进行CT成像时，通过运动驱动装置，将样品2固定于不同的角度进行透视成像，这些成像结果为CT重建所需的各个角度的射线图像，通过进行CT重建获得CT成像。

闪烁体3位于样品2的另一侧，即位于射线穿过样品2的出射光路上。闪烁体3将穿过样品2的射线中的一部分转换成可见光，完成光耦。该可见光再通过反射镜6反射，折转到显微物镜7，经由述显微物镜7倍数放大处理，在光耦合探测器4上成像，实现高分辨率的显微成像，通常“高分辨率”的分辨率量级范围在数微米至亚微米之间。本实施例中将光耦合探测器4采集到的数据记为高分辨率扫描数据P_ocd，光耦合探测器4将采集到的高分辨率扫描数据P_ocd输出给计算机。

本实施例通过在显微物镜7前设置反射镜6，以提前折转可见光，并依次经由显微物镜7及镜筒透镜8，成像在光耦合探测器4的靶面上。这样，可以避免因射线穿透性强而损伤到光耦合探测器4。在本实施例中为了实现高分辨率能谱成像，显微物镜7使用长工作距离显微物镜(比如：三丰mitutoyo M Plan Apo系列显微物镜)。

可以通过微调反射镜6的角度，以使闪烁体3在反射镜6里的像垂直显微物镜7的光轴。显微物镜7的放大倍率可在2X-50X之间选择更换，以实现不同分辨率的成像。也可以通过沿显微物镜7的光轴控制镜筒透镜8作一维轴向平移，以使成像像面落到光耦合探测器4的靶面上。还可以通过控制光耦合探测器4绕显微物镜7的光轴旋转及横向二维平移调整，以调整像在光耦合探测器4的靶面上的位置及方向。

上述的高分辨率光耦合探测模块与下面的光子计数探测器5之间互相独立，可以同时完成图像采集。

光子计数探测器5用以实现分能谱成像。锥束射线穿过闪烁体3及反射镜6后，穿过样品2的射线中的未被闪烁体3转换的另一部分射线(部分低能射线及绝大多数高能射线)透过反射镜6沿直线继续传播，并在光子计数探测器5上成像，获得并输出多能谱扫描数据Q_k，k＝1,…,K，其中k表示光子计数探测器5的能谱分辨通道数。光子计数探测器5可以根据所探测的光子能量不同，分区间地探测，不同区间的光子成像结果即不同能谱成像，因此称为多能谱数据(或多个能谱数据)。光子计数探测器5比如可以采用分能谱平板探测器。光子计数探测器6按照不同的能谱范围划分对到达探测器表面的不同能量范围的射线光子进行分别计数，以实现多能谱成像。光子计数探测器5将采集到的多能谱扫描数据Q_k输出给计算机。

所述计算机接收所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k，并将P_ocd和Q_k进行配准，通过CT重建，得到高分辨率能谱成像的显微CT成像。需要说明的是，通过常规的几类能谱CT重建算法，即可得到高分辨率能谱显微CT图像。本实施例中所采用的“配准”具体包括：

对标准尺寸样品进行透视成像，并利用阈值方法提取高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品。“标准尺寸样品”指的是经过计量机构标定尺寸已知样品。

采用阈值方法提取的高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品，提取具体可以是采用阈值分割和边界提取结合，获得样品的外边缘。再利用如下式(1)和式(2)，标定获得所述光耦合探测器(4)的物方像素尺寸h₁，所述光子计数探测器(5)的物方像素尺寸h₂；

式(1)中，s₁为所述射线源(1)的源焦点到所述标准尺寸样品的中心的距离，s₂为所述标准尺寸样品的中心到闪烁体3的中心的距离，s₃为光子计数探测器的中心到闪烁体3的中心的距离，t为光耦合探测器4的镜头放大倍率，d₁为所述高分辨扫描数据P_ocd中的所述标准尺寸样品的像素大小，d₂为所述多能谱扫描数据Q_k中的所述标准尺寸样品的像素大小，r为所述标准尺寸样品的尺寸。

根据获得的h₁和h₂，利用如下的式(3)计算所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的配准缩放参数g；

所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数；

根据得到的缩放参数与平移参数，完成光耦合探测器与光子计数探测器数据的配准。

本实施例提出的系统应用于CT成像领域时，其能够综合基于光耦和可见光探测器的显微CT成像和X射线能谱探测成像的优点，实现了高分辨率显微能谱成像。相较于传统基于光耦合可见光探测器的显微CT成像，本实施例提出的方法一方面提高了X射线的光子利用率，另一方面还可同时实现能谱探测。相较于传统多能谱成像，本实施例提出的系统显著提高了成像分辨率。

在一个实施例中，所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数由如下方法获得：

分别计算所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中所提取的标准尺寸样品透视图的重心，记为(x_o,y_o)与(x_p,y_p)，则所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数为((x_o-x_pg),(y_o-y_pg))。

在一个实施例中，如图3所示，为了更显著的区分高分辨率光耦合探测模块和光子计数探测器5上的射线光子能谱范围，还可在高分辨率光耦合探测模块后添加滤波片9，用于滤除低能量的射线，使得到达光子计数探测器5的射线光子能量为某一阈值之上，再由光子计数探测器5完成能谱成像。

上述实施例使用时，射线源1发出的锥束射线照射在样品2的表面，射线穿过样品2并携带样品内部密度信息首先到达高分辨率光耦合探测模块，其中：经由闪烁体3实现射线-可见光转换完成光耦，并通过反射镜6折转到显微物镜7，实现高分辨率的显微成像；未被闪烁体3转换的射线继续沿直线传播到达光子计数探测器5，锥束射线本身具有几何放大能力，调整射线源1、样品2、闪烁体3及光子计数探测器5的轴向位置关系，使得高分辨率光耦合探测模块与光子计数探测器5上的图像放大率一致或相仿。光子计数探测器5通过对到达其表面的不同能量范围的射线光子实现分别计数，从而获得多能谱图像。样品2由运动驱动装置带动发生旋转及位移，采集X射线以不同角度穿过样品的成像结果，用以完成CT重建。由高分辨率光耦合探测模块及光子计数探测器5的高分辨率图像和多能谱图像之间的配准及融合，然后进行CT重建，从而实现高分辨率能谱成像的显微CT成像。

本实施例所提供的高分辨显微能谱CT成像方法包括如下步骤：

步骤1，开启射线源1，使其发出的X射线照射样品2。

步骤2，通过闪烁体3，将穿过样品2的射线中的一部分转换成可见光。

步骤3，通过反射镜折转光路，改变所述步骤2转换得到的所述可见光的传播方向，该部分可见光经由倍数放大处理后，在光耦合探测器4上成像，获得高分辨扫描数据P_ocd。

步骤4，穿过样品2的射线中的未被闪烁体3转换的另一部分射线沿直线继续传播，在光子计数探测器5上成像，获得多能谱扫描数据Q_k，k＝1,…,K，其中k表示光子计数探测器5的能谱分辨通道数，即光子计数探测器一次可采集K个能谱范围的光子。

对于光子计数探测器不同能谱通道数据Q_k(k＝1,…,K)而言，其图像完全重合，因此无需配准，而光耦合探测器的数据与光子计数探测器因为存在尺寸和分辨率的差异，需要进行系统标定，从而实现图像配准。由于成像部分相对位置固定，因此该标定只需要在系统完成后进行一次即可。

步骤5，将所述步骤3获得的所述高分辨扫描数据P_ocd和所述步骤4获得的所述多能谱扫描数据Q_k进行配准及融合，通过CT重建，得到高分辨率能谱成像的显微CT成像。

其中，所述步骤5中的“配准”具体包括：

步骤51，对标准尺寸样品，例如直径为r标定球等，进行透视成像，并利用阈值方法提取高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品；

步骤52，通过步骤51提取的高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品，利用如下式(1)和式(2)，标定获得所述光耦合探测器(4)的物方像素尺寸h₁，所述光子计数探测器(5)的物方像素尺寸h₂；

式(1)中，s₁为射线源1的源焦点到所述标准尺寸样品的中心的距离，s₂为所述标准尺寸样品的中心到闪烁体3的距离，s₃为光耦合探测器4到闪烁体3的距离，t为光耦合探测器4的镜头放大倍率，d₁为所述高分辨扫描数据P_ocd中的所述标准尺寸样品的像素大小，d₂为所述多能谱扫描数据Q_k中的所述标准尺寸样品的像素大小，r为所述标准尺寸样品的尺寸；

步骤53，上述即为当前系统设置情况下，光耦合探测器4与光子计数探测器5数据的像素尺寸，因此光耦合探测器与光子计数探测器数据的配准缩放参数可根据步骤52获得的h₁和h₂获得。利用如下的式(3)计算所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的配准缩放参数g；

步骤54，所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数；

步骤55，根据所述步骤53得到的缩放参数与所述步骤54得到的平移参数，完成光耦合探测器与光子计数探测器数据的配准。

在一个实施例中，步骤54具体包括：

分别计算步骤51得到的所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中所提取的标准尺寸样品透视图的重心，记为(x_o,y_o)与(x_p,y_p)，则所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数为((x_o-x_pg),(y_o-y_pg))。

所述步骤55配准时，利用平移参数，进行图像平移插值，即每个像素按照该参数更换到新的位置上。其中，(x_o-x_pg)为x方向的位移量，(y_o-y_pg)为y方向平移量。需要说明的是，图像中心为原点，x方向为图像的水平方向，y方向为图像的竖直方向。

在一个实施例中，步骤3中的所述反射镜折转光路包括反射镜6、显微物镜7和镜筒透镜8，其中，射线源1布置在样品2的一侧，闪烁体3和反射镜6先后依次布置在射线源1出射的射线穿过样品2之后的直线传播光路上，且反射镜6能够将步骤2转换得到的所述可见光的传播方向改变后，经由显微物镜7倍数放大处理，在光耦合探测器4上成像。穿过样品2的射线中的未被闪烁体3转换的另一部分射线透过反射镜6沿直线继续传播，并在光子计数探测器5上成像。

在一个实施例中，通过在2倍至50倍的范围之间选择性更换所述显微物镜7的放大倍率，以实现不同分辨率的成像。

在一个实施例中，通过微调反射镜6相对于闪烁体3的角度，以使闪烁体3在反射镜6里的像垂直显微物镜7的光轴。

在一个实施例中，通过沿显微物镜7的光轴控制镜筒透镜8作一维轴向平移，以使成像像面落到光耦合探测器4的靶面上。

在一个实施例中，通过控制光耦合探测器4绕显微物镜7的光轴旋转及在垂直于显微物镜7的光轴的平面内横向二维平移调整，以调整像在光耦合探测器4的靶面上的位置及方向。

在一个实施例中，通过调整所述射线源1、样品2、闪烁体3及光子计数探测器5的轴向位置关系，即轴向间距，使光耦合探测器4与光子计数探测器5上的图像放大率一致。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，开启射线源(1)，使其发出的射线照射样品(2)；

步骤2，通过闪烁体(3)，将穿过所述样品(2)的射线中的一部分转换成可见光；

步骤3，通过反射镜折转光路，改变所述步骤2转换得到的所述可见光的传播方向，该部分可见光经由倍数放大处理后，在光耦合探测器(4)上成像，获得高分辨扫描数据P_ocd；

步骤4，穿过所述样品(2)的射线中的未被所述闪烁体(3)转换的另一部分射线沿直线继续传播，在光子计数探测器(5)上成像，获得多个不同能谱扫描数据Q_k，k＝1,…,K，其中k表示所述光子计数探测器(5)的能谱分辨通道数；

步骤5，将所述步骤3获得的所述高分辨扫描数据P_ocd和所述步骤4获得的所述多能谱扫描数据Q_k进行配准，通过CT重建，得到高分辨率能谱成像的显微CT成像；

其中，所述步骤5中的“配准”具体包括：

步骤51，对标准尺寸样品进行透视成像，并提取高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品；

步骤52，通过步骤51提取的高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品，利用如下式(1)和式(2)，标定获得所述光耦合探测器(4)的物方像素尺寸h₁和所述光子计数探测器(5)的物方像素尺寸h₂；

式(1)中，s₁为所述射线源(1)的源焦点到所述标准尺寸样品的中心的距离，s₂为所述标准尺寸样品的中心到所述闪烁体(3)的中心的距离，s₃为所述光子计数探测器(5)的中心到所述闪烁体(3)的中心的距离，t为所述光耦合探测器(4)的镜头放大倍率，d₁为所述高分辨扫描数据P_ocd中的所述标准尺寸样品的像素大小，d₂为所述多能谱扫描数据Q_k中的所述标准尺寸样品的像素大小，r为所述标准尺寸样品的尺寸；

步骤53，根据步骤52获得的h₁和h₂，利用如下的式(3)计算所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的配准缩放参数g；

步骤54，获取所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数；

步骤55，根据所述步骤53得到的缩放参数与所述步骤54得到的平移参数，完成所述高分辨扫描数据P_ocd和所述多能谱扫描数据Q_k的配准。

2.如权利要求1所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，所述步骤54具体包括：

分别计算步骤51得到的所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中所提取的标准尺寸样品透视图的重心，记为(x_o,y_o)与(x_p,y_p)，则所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数为((x_o-x_pg),(y_o-y_pg))；

所述步骤55具体包括：

利用所述步骤54中的所述平移参数，进行图像平移插值，即每个像素按照该参数更换到新的位置上，其中，(x_o-x_pg)为x方向的位移量，(y_o-y_pg)为y方向平移量。

3.如权利要求1或2所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，所述步骤3中的所述反射镜折转光路包括反射镜(6)、显微物镜(7)和镜筒透镜(8)，其中，所述射线源(1)布置在所述样品(2)的一侧，所述闪烁体(3)和反射镜(6)先后依次布置在所述射线源(1)出射的射线穿过所述样品(2)之后的直线传播光路上，且所述反射镜(6)能够将所述步骤2转换得到的所述可见光的传播方向改变后，经由所述显微物镜(7)倍数放大处理，在所述光耦合探测器(4)上成像；穿过所述样品(2)的射线中的未被所述闪烁体(3)转换的另一部分射线透过所述反射镜(6)沿直线继续传播，并在所述光子计数探测器(5)上成像。

4.如权利要求3所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，通过在2倍至50倍的范围之间选择性更换所述显微物镜(7)的放大倍率，以实现不同分辨率的成像。

5.如权利要求3所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，通过微调所述反射镜(6)相对于所述闪烁体(3)的角度，以使所述闪烁体(3)在所述反射镜(6)里的像垂直所述显微物镜(7)的光轴。

6.如权利要求3所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，通过沿所述显微物镜(7)的光轴控制所述镜筒透镜(8)作一维轴向平移，以使成像像面落到所述光耦合探测器(4)的靶面上。

7.如权利要求3所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，通过控制所述光耦合探测器(4)绕所述显微物镜(7)的光轴旋转及在垂直于所述显微物镜(7)的光轴的平面内横向二维平移调整，以调整像在述光耦合探测器(4)的靶面上的位置及方向。

8.如权利要求1所述的高分辨显微能谱CT成像方法，其特征在于，通过调整所述射线源(1)、样品(2)、闪烁体(3)及光子计数探测器(5)的轴向位置关系，使所述光耦合探测器(4)与光子计数探测器(5)上的图像放大率一致。

9.一种高分辨显微能谱CT成像系统，其特征在于，包括：射线源(1)、高分辨光耦合探测模块、光子计数探测器(5)和计算机，其中：所述高分辨光耦合探测模块包括闪烁体(3)、反射镜(6)、显微物镜(7)和镜筒透镜(8)；所述射线源(1)布置在样品(2)的一侧，所述闪烁体(3)将穿过所述样品(2)的射线中的一部分转换成可见光，该可见光经由所述反射镜(6)反射，经由所述显微物镜(7)倍数放大处理，在所述光耦合探测器(4)上成像，获得并输出高分辨扫描数据P_ocd；穿过所述样品(2)的射线中的未被所述闪烁体(3)转换的另一部分射线透过所述反射镜(6)沿直线继续传播，并在所述光子计数探测器(5)上成像，获得并输出多能谱扫描数据Q_k，k＝1,…,K，其中N表示所述光子计数探测器(5)的能谱分辨通道数；所述计算机接收所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k，并将P_ocd和Q_k进行配准，通过CT重建，得到高分辨率能谱成像的显微CT成像；所述配准具体包括：

对标准尺寸样品进行透视成像，并利用阈值方法提取高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品；

通过提取的高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中的标准尺寸样品，利用如下式(1)和式(2)，标定获得所述光耦合探测器(4)的物方像素尺寸h₁和所述光子计数探测器(5)的物方像素尺寸h₂；

式(1)中，s₁为所述射线源(1)的源焦点到所述标准尺寸样品的中心的距离，s₂为所述标准尺寸样品的中心到所述闪烁体(3)的距离，s₃为所述光耦合探测器(4)到所述闪烁体(3)的距离，t为所述光耦合探测器(4)的镜头放大倍率，d₁为所述高分辨扫描数据P_ocd中的所述标准尺寸样品的像素大小，d₂为所述多能谱扫描数据Q_k中的所述标准尺寸样品的像素大小，r为所述标准尺寸样品的尺寸；

根据获得的h₁和h₂，利用如下的式(3)计算所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的配准缩放参数g；

所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数；

根据得到的缩放参数与平移参数，完成所述高分辨扫描数据P_ocd和所述多能谱扫描数据Q_k的配准。

10.如权利要求9所述的高分辨显微能谱CT成像系统，其特征在于，所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数由如下方法获得：

分别计算所述高分辨扫描数据P_ocd和多能谱扫描数据Q_k中所提取的标准尺寸样品透视图的重心，记为(x_o,y_o)与(x_p,y_p)，则所述高分辨扫描数据P_ocd与多能谱扫描数据Q_k的平移参数为((x_o-x_pg),(y_o-y_pg))；

利用所述平移参数，进行图像平移插值，即每个像素按照该参数更换到新的位置上，其中，(x_o-x_pg)为水平方向的位移量，(y_o-y_pg)为y方向平移量。