CN113063809A - 一种基于霍夫变换法的x射线光栅干涉仪成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法，是应用于沿Z轴向上依次设置有X射线源、相位调制光栅、吸收分析光栅、图像探测器所构成的X射线光栅干涉仪中，且在沿Y轴向上中心对齐；X射线入射到相位调制光栅被空间调制，出射的调制X射线在穿透被成像物后，入射到分析调制光栅，X射线的空间调制被转换成光强变化后，被图像探测器测量并记录；利用提出的霍夫变换法处理图像探测器记录的投影图像，可获取被成像物的吸收信号、折射信号和暗场信号。本发明能够解决在有显著的脉冲噪声和探测器饱和噪声时，被成像物的吸收、折射和暗场信号的准确提取问题。

Description

一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法
技术领域
本发明涉及X射线成像方法领域，具体的说是一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法。
背景技术
经过十多年来的研究和应用探索，X射线光栅干涉仪成像方法有望发展成为现有X射线成像技术的强力补充。原理上，X射线光栅干涉仪是利用相位调制光栅对入射X射线的相位进行空间调制。而物体内部折射率的空间分布的差异会导致X射线空间调制的局部扭曲。这些局部扭曲被吸收分析光栅转换成可被探测器直接测量的强度变化。X射线光栅干涉仪具有多模式成像能力，能够同时获取被成像物体的吸收信号、折射信号和散射信号。三种信号互为补充，实现对被成像物体空间结构信息的多维度表征。特别地，X射线光栅干涉仪能够有效利用大焦点X射线源来获取被成像物体的折射信号和散射信号，被普遍认为是最有希望推广到临床应用的X射线多模式成像方法之一。同时，X射线光栅干涉仪成像方法还具有高空间分辨率、高灵敏度等优点，在临床乳腺成像、公共安全检查、食品安全检测等众多领域具有广阔的推广应用价值。
目前，X射线光栅干涉仪成像方法通常采用相位步进法来提取被成像物体的吸收信号、折射信号和散射信号。相位步进法是利用最小二乘法原理来提取被成像物体的三种信号的。因此，相位步进法能够有效抑制投影图像中的高斯白噪声，消除这些噪声导致的三种信号提取结果的不准确性。而实验上采集的投影图像，总是不可避免地带有一定的脉冲噪声或探测器饱和噪声。这些噪声的统计行为不服从高斯分布，因此相位步进法不能够有效抑制这些噪声。当投影图像中存在显著的脉冲噪声或探测器饱和噪声时，相位步进法不能准确提取被成像物体的吸收信号、折射信号和散射信号。这就限制了X射线光栅干涉仪成像方法在公共安全检查、工业无损检测等领域的推广应用。因此，发展新的X射线光栅干涉仪成像方法，克服相位步进法不能抑制脉冲噪声、不能抑制探测器饱和噪声的局限性，就成为X射线光栅干涉仪成像方法实际推广应用中亟需解决的问题之一。
发明内容
本发明为避免现有成像方法的不足之处，提出一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法，以期能在显著脉冲噪声时，准确提取被成像物的吸收、折射和散射信号；在显著探测器饱和噪声时，准确提取被成像物的吸收、折射和散射信号，从而为实现准确、定量、普适的X射线多模式成像提供新途径。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法的特点应用于由X射线源、相位调制光栅、吸收分析光栅、图像探测器组成的X射线光栅干涉仪中，
以所述X射线源的位置点为坐标系原点O，以射线轴方向为Z轴向，垂直于射线轴、且平行于所述相位调制光栅的栅线结构方向为Y轴向，以共同垂直于射线轴和所述相位调制光栅的栅线结构方向为X轴向，建立直角坐标系O-XYZ；
在沿Z轴向上依次设置有所述X射线源、相位调制光栅、吸收分析光栅和图像探测器；且所述X射线源、相位调制光栅、吸收分析光栅和图像探测器在沿Y轴向上中心对齐；其特征是，所述X射线光栅干涉仪成像方法是按如下步骤进行：
步骤1、设置各器件相关位置，且满足：0＜d12＜d13＜d14，其中，d12为所述X射线源与所述相位调制光栅在沿Z轴向上的相对距离，d13为所述X射线源与所述吸收分析光栅在沿Z轴向上的相对距离，d14为所述X射线源与所述图像探测器在沿Z轴向上的相对距离；
步骤2、获取背景投影图像：
步骤2.1、定义正整数m为获取的投影图像的序号，并初始化m＝1；
步骤2.2、设置所述分析吸收光栅与所述相位调制光栅在沿X轴向上的相对位移为(m×p2)/M；启动所述X射线源后，利用所述图像探测器按照所述曝光时长t获取第m个背景投影图像
Figure BDA0002990272050000021
其中，p2是所述分析吸收光栅的周期；M是获取的投影图像的总数目，且M为正整数，并满足M≥6；
步骤2.3、将m+1赋值给m后，判断m＞M是否成立，若成立，则执行步骤2.4；否则，返回步骤2.2；
步骤2.4、关闭所述X射线源；
步骤3、获取被成像物的投影图像：
步骤3.1、将所述被成像物沿Z轴向放置在所述相位调制光栅和所述吸收分析光栅的中间；并将所述X射线源与所述被成像物在沿Z轴向上的相对距离记为d15，且满足d12＜d15＜d13；设置所述被成像物与所述相位调制光栅在沿Y轴向上中心对齐；
步骤3.2、初始化m＝1；
步骤3.3、设置所述分析吸收光栅与所述相位调制光栅在沿X轴向上的相对位移为(m×p2)/M；启动所述X射线源后，利用所述图像探测器按照所述曝光时长t获取所述被成像物的第m个投影图像
Figure BDA0002990272050000036
步骤3.4、将m+1赋值给m后，判断m＞M是否成立，若成立，则执行步骤3.5；否则，返回步骤3.3；
步骤3.5、关闭所述X射线源；
步骤4、利用逐像素的霍夫变换获得背景投影图像的参数：
步骤4.1、定义投影图像的行数为W，列数为H；定义N1为当前行数，N2为当前列数，并初始化N1＝1；
步骤4.2、初始化N2＝1；
步骤4.3、利用式(1)计算像素(N1,N2)的第一背景参数A1(N1,N2)，
Figure BDA0002990272050000031
式(1)中，
Figure BDA0002990272050000032
表示所述第m个背景投影图像
Figure BDA0002990272050000033
中像素(N1,N2)的数值，且满足1≤m≤M；
步骤4.4、定义维度为2×M的背景矩阵X，且满足：
Figure BDA0002990272050000034
对背景矩阵X的M个列向量分别作霍夫变换，得到霍夫空间的M条背景直线；
获取M条背景直线的背景交点[V1(N1,N2),V2(N1,N2)]，其中，V1(N1,N2)是背景交点的横坐标，V2(N1,N2)是背景交点的纵坐标；
利用式(2)计算像素(N1,N2)的第二背景参数A2(N1,N2)、第三背景参数A3(N1,N2)：
Figure BDA0002990272050000035
式(2)中，tan-1表示反正切操作；
步骤4.5、将N2+1赋值给N2后，判断N2＞H是否成立，若成立，则执行步骤4.6；否则，返回步骤4.4；
步骤4.6、将N1+1赋值给N1后，判断N1＞W是否成立，若成立，表示背景投影图像的逐像素霍夫变换结束，得到所有像素的第一背景参数A1、第二背景参数A2、第三背景参数A3；否则，返回步骤4.2；
步骤5、利用逐像素的霍夫变换获得所述被成像物(5)的投影图像的参数：
步骤5.1、初始化N1＝1；
步骤5.2、初始化N2＝1；
步骤5.3、利用式(3)计算像素(N1,N2)的第一物体参数B1(N1,N2)，
Figure BDA0002990272050000041
式(1)中，
Figure BDA0002990272050000042
表示所述第m个所述被成像物(5)的投影图像
Figure BDA0002990272050000043
中像素(N1,N2)的数值，且满足1≤m≤M；
步骤5.4、定义维度为2×M的物体矩阵Y，且满足：
Figure BDA0002990272050000044
对物体矩阵Y的M个列向量分别作霍夫变换，得到霍夫空间的M条物体直线；
获取M条物体直线的物体交点[U1(N1,N2),U2(N1,N2)]，其中，U1(N1,N2)是物体交点的横坐标，U2(N1,N2)是物体交点的纵坐标；
利用式(4)计算像素(N1,N2)的第二物体参数B2(N1,N2)、第三物体参数B3(N1,N2)：
Figure BDA0002990272050000045
步骤5.5、将N2+1赋值给N2后，判断N2＞H是否成立，若成立，则执行步骤5.6；否则，返回步骤5.4；
步骤5.6、将N1+1赋值给N1后，判断N1＞W是否成立，若成立，表示所述被成像物(5)的投影图像的逐像素霍夫变换结束，得到所有像素的第一物体参数B1、第二物体参数B2、第三物体参数B3；否则，返回步骤5.2；
步骤6、利用式(5)逐像素提取所述被成像物的吸收信号T：
T＝B1/A1 (5)
步骤7、利用式(6)逐像素提取所述被成像物的折射信号θR：
θR＝B2-A2 (6)
步骤8、利用式(7)逐像素提取所述被成像物的暗场信号DF：
DF＝(B3/B1)/(A3/A1) (7)
以所述被成像物的吸收信号T、折射信号θR、暗场信号DF作为所述X射线光栅干涉仪成像方法的结果。
与已有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用光强曲线的一阶余弦函数近似，提出了一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法，克服了相位步进法不能抑制脉冲噪声、探测器饱和噪声的局限性，实现了有显著脉冲噪声时，被成像物的吸收、折射和散射信号的准确提取；解决了有显著探测器饱和噪声时，被成像物的吸收信号、折射信号、散射信号的准确提取问题，实现了定量、准确的X射线多模式成像；
2、与现有的相位步进法相比，本发明采用了逐像素的光强曲线的霍夫变换，通过对变换结果进行空间平滑滤波，消除了脉冲噪声导致的信号提取的不准确性，实现了被成像物的吸收信号、折射信号、散射信号的定量、准确提取；
3、与现有的相位步进法相比，本发明通过选择经验阈值，对逐像素的光强曲线的霍夫变换结果进行二值化分割，消除了探测器饱和噪声导致的信号提取的不准确性，实现了被成像物的吸收信号、折射信号、散射信号的定量、准确提取；
附图说明
图1为现有技术中X射线光栅干涉仪示意图；
图2为现有技术中的光强曲线图；
图3为本发明的吸收信号的提取结果图—有脉冲噪声；
图4为本发明的折射信号的提取结果图—有脉冲噪声；
图5为本发明的暗场信号的提取结果图—有脉冲噪声；
图6为本发明的吸收信号的提取结果图—有探测器饱和噪声；
图7为本发明的折射信号的提取结果图—有探测器饱和噪声；
图8为本发明的暗场信号的提取结果图—有探测器饱和噪声；
图中标号：1X射线源；2相位调制光栅；3吸收分析光栅；4图像探测器；5被成像物。
具体实施方式
本实施例中，参见图1，设置由X射线源1、相位调制光栅2、吸收分析光栅3和图像探测器4构成的X射线光栅干涉仪；如图1所示，以X射线源1的位置点为坐标系原点O，以射线轴方向为Z轴向，垂直于射线轴、且平行于相位调制光栅2的栅线结构方向为Y轴向，以共同垂直于射线轴和相位调制光栅2的栅线结构方向为X轴向，建立直角坐标系O-XYZ；
在沿Z轴向上依次设置有X射线源1、相位调制光栅2、吸收分析光栅3和图像探测器4；且X射线源1、相位调制光栅2、吸收分析光栅3和图像探测器4在沿Y轴向上中心对齐；
本实施例中的X射线光栅干涉仪成像方法是按如下步骤进行：
步骤1、设置各器件相关位置，且满足：0＜d12＜d13＜d14，其中，d12为X射线源1与相位调制光栅2在沿Z轴向上的相对距离，d13为X射线源1与吸收分析光栅3在沿Z轴向上的相对距离，d14为X射线源1与图像探测器4在沿Z轴向上的相对距离；
步骤2、获取背景投影图像：
步骤2.1、定义正整数m为获取的投影图像的序号，并初始化m＝1；
步骤2.2、设置分析吸收光栅3与相位调制光栅2在沿X轴向上的相对位移为(m×p2)/M；启动X射线源1后，利用图像探测器4按照曝光时长t获取第m个背景投影图像
Figure BDA0002990272050000062
；其中，p2是分析吸收光栅3的周期；M是获取的投影图像的总数目，且M为正整数，并满足M≥6；
步骤2.3、将N+1赋值给m后，判断m＞M是否成立，若成立，则执行步骤2.4；否则，返回步骤2.2；
步骤2.4、关闭X射线源1；
对曝光时长t：当X射线源1是同步辐射X射线源时，曝光时长的典型值是1～50毫秒；当X射线源1是实验室X射线源时，曝光时长的典型值是十几秒到几十秒，依赖于X射线源的功率；
利用图2所示的结果，对图像探测器4的任一像素(N1,N2)，获取的第m个背景投影图像
Figure BDA0002990272050000063
的数值满足式(2.1)：
Figure BDA0002990272050000061
式(2.1)中，
Figure BDA0002990272050000071
是入射到相位调制光栅2的X射线强度，Vr是X射线光栅干涉仪的背景可见度，满足0＜Vr＜1；φr是背景投影图像的相位。
步骤3、获取被成像物的投影图像：
步骤3.1、将被成像物5沿Z轴向放置在相位调制光栅2和吸收分析光栅3的中间；并将X射线源1与被成像物5在沿Z轴向上的相对距离记为d15，且满足d12＜d15＜d13；设置被成像物5与相位调制光栅2在沿Y轴向上中心对齐；
步骤3.2、初始化m＝1；
步骤3.3、设置分析吸收光栅3与相位调制光栅2在沿X轴向上的相对位移为(m×p2)/M；启动X射线源1后，利用图像探测器4按照曝光时长t获取被成像物5的第m个投影图像
Figure BDA0002990272050000072
步骤3.4、将m+1赋值给m后，判断m＞M是否成立，若成立，则执行步骤3.5；否则，返回步骤3.3；
步骤3.5、关闭X射线源1；
在获取被成像物5的投影图像时，分析吸收光栅3与相位调制光栅2在沿X轴向上的相对位移、曝光时长t的数值，与获取背景投影图像时的对应数值保持一致，以利于之后被成像物5的吸收信号、暗场信号的定量提取。
利用图2所示的结果，对图像探测器4的任一像素，获取的第m个被成像物5的投影图像
Figure BDA0002990272050000073
的数值满足式(3.1)：
Figure BDA0002990272050000074
式(3.1)中，T是被成像物5的吸收信号，满足0＜T＜1；DF是被成像物5的散射信号，满足0＜DF＜1；θR是被成像物5的折射信号。
步骤4、利用逐像素的霍夫变换获得背景投影图像的参数：
步骤4.1、定义投影图像的行数为W，列数为H；定义N1为当前行数，N2为当前列数，并初始化N1＝1；
步骤4.2、初始化N2＝1；
步骤4.3、利用式(1)计算像素(N1,N2)的第一背景参数A1(N1,N2)，
Figure BDA0002990272050000081
式(1)中，
Figure BDA0002990272050000082
表示第m个背景投影图像
Figure BDA0002990272050000083
中像素(N1,N2)的数值，且满足1≤m≤M；
步骤4.4、定义维度为2×M的背景矩阵X，且满足：
Figure BDA0002990272050000084
对背景矩阵X的M个列向量分别作霍夫变换，得到霍夫空间的M条背景直线；
计算M条背景直线的背景交点[V1(N1,N2),V2(N1,N2)]，其中，V1(N1,N2)是背景交点的横坐标，V2(N1,N2)是背景交点的纵坐标；
利用式(2)计算像素(N1,N2)的第二背景参数A2(N1,N2)、第三背景参数A3(N1,N2)：
Figure BDA0002990272050000085
式(2)中，tan-1表示反正切操作。
步骤4.5、将N2+1赋值给N2后，判断N2＞H是否成立，若成立，则执行步骤4.6；否则，返回步骤4.4；
步骤4.6、将N1+1赋值给N1后，判断N1＞W是否成立，若成立，表示背景投影图像的逐像素霍夫变换结束，得到所有像素的第一背景参数A1、第二背景参数A2、第三背景参数A3；否则，返回步骤4.2；
当探测器4记录的背景投影图像带有显著脉冲噪声、探测器饱和噪声时，逐像素霍夫变换得到的M条背景直线会有多个背景交点，而不是我们期望的唯一背景交点。因此，需要对逐像素霍夫变换的结果进行空间平滑滤波；设定经验阈值，对滤波后得到的结果进行二值化分割。低于阈值的背景交点被认为是伪背景交点，被舍弃；高于阈值的背景交点被认为是真背景交点，被保留。如果仍有多个真背景交点，增加经验阈值，再次二值化分割，舍弃低于阈值的伪背景交点，保留高于阈值的真背景交点。重复上述操作，直到得到期望的唯一背景交点。获取背景交点的横坐标、纵坐标，获取第二背景参数、第三背景参数。
通过上述空间平滑滤波、阈值分割，能够有效消除背景图像中脉冲噪声、探测器饱和噪声的影响，保证背景参数获取的准确性。
步骤5、利用逐像素的霍夫变换获得被成像物5的投影图像的参数：
步骤5.1、初始化N1＝1；
步骤5.2、初始化N2＝1；
步骤5.3、利用式(3)计算像素(N1,N2)的第一物体参数B1(N1,N2)，
Figure BDA0002990272050000091
式(1)中，
Figure BDA0002990272050000092
表示第m个被成像物5的投影图像
Figure BDA0002990272050000093
中像素(N1,N2)的数值，且满足1≤m≤M；
步骤5.4、定义维度为2×M的物体矩阵Y，且满足：
Figure BDA0002990272050000094
对物体矩阵Y的M个列向量分别作霍夫变换，得到霍夫空间的M条物体直线；
计算M条物体直线的物体交点[U1(N1,N2),U2(N1,N2)]，其中，U1(N1,N2)是物体交点的横坐标，U2(N1,N2)是物体交点的纵坐标；
利用式(4)计算像素(N1,N2)的第二物体参数B2(N1,N2)、第三物体参数B3(N1,N2)：
Figure BDA0002990272050000095
步骤5.5、将N2+1赋值给N2后，判断N2＞H是否成立，若成立，则执行步骤5.6；否则，返回步骤5.4；
步骤5.6、将N1+1赋值给N1后，判断N1＞W是否成立，若成立，表示被成像物5的投影图像的逐像素霍夫变换结束，得到所有像素的第一物体参数B1、第二物体参数B2、第三物体参数B3；否则，返回步骤5.2；
当探测器4记录的被成像物5的投影图像带有显著脉冲噪声、探测器饱和噪声时，逐像素霍夫变换得到的M条物体直线会有多个物体交点，而不是我们期望的唯一物体交点。因此，需要对逐像素霍夫变换的结果进行空间平滑滤波；设定经验阈值，对滤波后得到的结果进行二值化分割。低于阈值的物体交点被认为是伪物体交点，被舍弃；高于阈值的物体交点被认为是真物体交点，被保留。如果真物体交点不唯一，增加经验阈值，再次二值化分割，舍弃低于阈值的伪物体交点，保留高于阈值的真物体交点。重复上述过程，直到得到期望的唯一物体交点。获取物体交点的横坐标、纵坐标，获取第二物体参数、第三物体参数。
通过上述空间平滑滤波、阈值分割，能够有效消除被成像物5的投影图像中脉冲噪声、探测器饱和噪声的影响，保证准确获取物体参数。
步骤6、利用式(5)逐像素提取被成像物5的吸收信号T：
T＝B1/A1 (5)
图3所示为有脉冲噪声时，被成像物5的吸收信号的提取结果。如图3所示，以理论值作为参照，本发明提出的新方法的提取结果是准确的，而现有方法的提取结果明显偏离了理论值，是不准确的。
图6所示为有探测器饱和噪声时，被成像物5的吸收信号的提取结果。如图5所示，对比作为参照的理论值，本发明提出的新方法的提取结果总是准确的，而现有方法的提取结果带有显著的不准确性。
步骤7、利用式(6)逐像素提取被成像物5的折射信号θR：
θR＝B2-A2 (6)
图4所示为有脉冲噪声时，被成像物5的折射信号的提取结果。如图4所示，本发明提出的新方法的提取结果与理论值符合的很好，是定量准确的。以理论值作为参照，现有方法的提取结果带有显著的偏差，是不准确的。
图7所示为有探测器饱和噪声时，被成像物5的折射信号的提取结果。如图7所示，以理论值作为参照，本发明提出的新方法的提取结果总是准确的，而现有方法的提取结果出现了明显的偏离，是不准确的。
步骤8、利用式(7)逐像素提取被成像物5的暗场信号DF：
DF＝(B3/B1)/(A3/A1) (7)
图5所示为有脉冲噪声时，被成像物5的暗场信号的提取结果。如图5所示，本发明提出的新方法的提取结果总是与理论值符合的很好，是定量准确的。而现有方法的提取结果带有显著的随机噪声，完全偏离了理论值，是完全错误的。这是现有方法不能抑制脉冲噪声的直接结果。
图8所示为有探测器饱和噪声时，被成像物5的暗场信号的提取结果。如图8所示，以理论值作为参照，本发明提出的新方法的提取结果总是准确的，而现有方法的提取结果完全偏离了理论值，是不准确的，甚至可以说是错误的。这是现有方法不能抑制探测器饱和噪声的直接结果。
图3、图4、图5、图6、图7、图8所示的这些提取结果，证实了本发明提出的X射线光栅干涉仪成像方法的可行性。
以被成像物5的吸收信号T、折射信号θR、暗场信号DF作为X射线光栅干涉仪成像方法的结果。

Claims (1)

1.一种基于霍夫变换法的X射线光栅干涉仪成像方法，其特征应用于由X射线源(1)、相位调制光栅(2)、吸收分析光栅(3)、图像探测器(4)组成的X射线光栅干涉仪中，
以所述X射线源(1)的位置点为坐标系原点O，以射线轴方向为Z轴向，垂直于射线轴、且平行于所述相位调制光栅(2)的栅线结构方向为Y轴向，以共同垂直于射线轴和所述相位调制光栅(2)的栅线结构方向为X轴向，建立直角坐标系O-XYZ；
在沿Z轴向上依次设置有所述X射线源(1)、相位调制光栅(2)、吸收分析光栅(3)和图像探测器(4)；且所述X射线源(1)、相位调制光栅(2)、吸收分析光栅(3)和图像探测器(4)在沿Y轴向上中心对齐；其特征是，所述X射线光栅干涉仪成像方法是按如下步骤进行：
步骤1、设置各器件相关位置，且满足：0＜d12＜d13＜d14，其中，d12为所述X射线源(1)与所述相位调制光栅(2)在沿Z轴向上的相对距离，d13为所述X射线源(1)与所述吸收分析光栅(3)在沿Z轴向上的相对距离，d14为所述X射线源(1)与所述图像探测器(4)在沿Z轴向上的相对距离；
步骤2、获取背景投影图像：
步骤2.1、定义正整数m为获取的投影图像的序号，并初始化m＝1；
步骤2.2、设置所述分析吸收光栅(3)与所述相位调制光栅(2)在沿X轴向上的相对位移为(m×p2)/M；启动所述X射线源(1)后，利用所述图像探测器(4)按照所述曝光时长t获取第m个背景投影图像
Figure FDA0002990272040000011
其中，p2是所述分析吸收光栅(3)的周期；M是获取的投影图像的总数目，且M为正整数，并满足M≥6；
步骤2.3、将m+1赋值给m后，判断m＞M是否成立，若成立，则执行步骤2.4；否则，返回步骤2.2；
步骤2.4、关闭所述X射线源(1)；
步骤3、获取被成像物的投影图像：
步骤3.1、将所述被成像物(5)沿Z轴向放置在所述相位调制光栅(2)和所述吸收分析光栅(3)的中间；并将所述X射线源(1)与所述被成像物(5)在沿Z轴向上的相对距离记为d15，且满足d12＜d15＜d13；设置所述被成像物(5)与所述相位调制光栅(2)在沿Y轴向上中心对齐；
步骤3.2、初始化m＝1；
步骤3.3、设置所述分析吸收光栅(3)与所述相位调制光栅(2)在沿X轴向上的相对位移为(m×p2)/M；启动所述X射线源(1)后，利用所述图像探测器(4)按照所述曝光时长t获取所述被成像物(5)的第m个投影图像
Figure FDA0002990272040000021
步骤3.4、将m+1赋值给m后，判断m＞M是否成立，若成立，则执行步骤3.5；否则，返回步骤3.3；
步骤3.5、关闭所述X射线源(1)；
步骤4、利用逐像素的霍夫变换获得背景投影图像的参数：
步骤4.1、定义投影图像的行数为W，列数为H；定义N1为当前行数，N2为当前列数，并初始化N1＝1；
步骤4.2、初始化N2＝1；
步骤4.3、利用式(1)计算像素(N1,N2)的第一背景参数A1(N1,N2)，
Figure FDA0002990272040000022
式(1)中，
Figure FDA0002990272040000023
表示所述第m个背景投影图像
Figure FDA0002990272040000024
中像素(N1,N2)的数值，且满足1≤m≤M；
步骤4.4、定义维度为2×M的背景矩阵X，且满足：
Figure FDA0002990272040000025
对背景矩阵X的M个列向量分别作霍夫变换，得到霍夫空间的M条背景直线；
获取M条背景直线的背景交点[V1(N1,N2),V2(N1,N2)]，其中，V1(N1,N2)是背景交点的横坐标，V2(N1,N2)是背景交点的纵坐标；
利用式(2)计算像素(N1,N2)的第二背景参数A2(N1,N2)、第三背景参数A3(N1,N2)：
Figure FDA0002990272040000026
式(2)中，tan-1表示反正切操作；
步骤4.5、将N2+1赋值给N2后，判断N2＞H是否成立，若成立，则执行步骤4.6；否则，返回步骤4.4；
步骤4.6、将N1+1赋值给N1后，判断N1＞W是否成立，若成立，表示背景投影图像的逐像素霍夫变换结束，得到所有像素的第一背景参数A1、第二背景参数A2、第三背景参数A3；否则，返回步骤4.2；
步骤5、利用逐像素的霍夫变换获得所述被成像物(5)的投影图像的参数：
步骤5.1、初始化N1＝1；
步骤5.2、初始化N2＝1；
步骤5.3、利用式(3)计算像素(N1,N2)的第一物体参数B1(N1,N2)，
Figure FDA0002990272040000031
式(1)中，
Figure FDA0002990272040000032
表示所述第m个所述被成像物(5)的投影图像
Figure FDA0002990272040000033
中像素(N1,N2)的数值，且满足1≤m≤M；
步骤5.4、定义维度为2×M的物体矩阵Y，且满足：
Figure FDA0002990272040000034
对物体矩阵Y的M个列向量分别作霍夫变换，得到霍夫空间的M条物体直线；
获取M条物体直线的物体交点[U1(N1,N2),U2(N1,N2)]，其中，U1(N1,N2)是物体交点的横坐标，U2(N1,N2)是物体交点的纵坐标；
利用式(4)计算像素(N1,N2)的第二物体参数B2(N1,N2)、第三物体参数B3(N1,N2)：
Figure FDA0002990272040000035
步骤5.5、将N2+1赋值给N2后，判断N2＞H是否成立，若成立，则执行步骤5.6；否则，返回步骤5.4；
步骤5.6、将N1+1赋值给N1后，判断N1＞W是否成立，若成立，表示所述被成像物(5)的投影图像的逐像素霍夫变换结束，得到所有像素的第一物体参数B1、第二物体参数B2、第三物体参数B3；否则，返回步骤5.2；
步骤6、利用式(5)逐像素提取所述被成像物(5)的吸收信号T：
T＝B1/A1 (5)
步骤7、利用式(6)逐像素提取所述被成像物(5)的折射信号θR：
θR＝B2-A2 (6)
步骤8、利用式(7)逐像素提取所述被成像物(5)的暗场信号DF：
DF＝(B3/B1)/(A3/A1) (7)
以所述被成像物(5)的吸收信号T、折射信号θR、暗场信号DF作为所述X射线光栅干涉仪成像方法的结果。
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