CN116297578A - X射线相位定量成像技术与测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种X射线相位定量成像技术与测量方法、装置、设备及其存储介质，本申请提供的方案，从系统的成像机制与信号探测上避免了正反相位像发生重叠的现象，无需后续复杂的正反相位像分离运算即可直接提取样品的相位图像，简化了数据处理的流程，提高了样品相位信息采集的效率；该成像技术构建了成像系统参数与正反相位像分离程度之间的关联，并定量设计了系统中各个光学器件需要满足的成像条件，提出了一种测量绝对相位信号的实验方法，所提出的探测器装配方案能够对不同分离方向和程度的相位图像进行精确测量。
Description
技术领域
本发明涉及X射线显微成像方法技术领域，具体涉及一种X射线相位定量成像技术与测量方法、装置、设备及其存储介质。
背景技术
X射线相位衬度成像，作为一项十分重要的X射线成像技术，能够有效提升弱吸收样品(例如软组织、碳材料)的图像对比度，被广泛应用于多个领域不同分辨的X射线成像任务中。例如在生物方向能够对聚合物支架中的细胞实现高质量的形态表征；在材料领域可用以观测不同充电状态下锂氧电池中的过氧化锂形貌及其孔径分布；在考古研究中用于表征自中新世以来物种的寄生协同进化等。相比X射线吸收成像，X射线相位成像主要有以下特点和优势：首先，对于轻质弱吸收样品，相位衬度具有更高的灵敏度，可以提升图像的信噪比，从而更好的反映物体内部的结构信息；其次，相位衬度具有不同于吸收衬度的X射线能量依赖性，其实际应用可以部分缓解在高能X射线条件下图像吸收衬度弱的困难，有望实现低剂量的高质量成像；最后，相位衬度能够增强观测对象的其他目标特性而非吸收对比度，是对X射线吸收成像很好的补充。正因如此，X射线相位成像方法受到众多科研工作人员的广泛关注和重视。
在迄今为止提出的各种X射线相位成像方法中，基于光栅干涉仪的X射线Talbot(－Lau)成像系统因其与实验室光源的兼容性而成为研究的热点。除了同时测量吸收和小角散射信号外，该系统还可以通过分析实验得到的摩尔条纹进而提取出样品的微分相位衬度(Differential phase imaging，DPI)图像。而为了将这类系统在定量相位成像方面的优势扩展到微米级乃至纳米级空间分辨率的X射线显微成像领域，国际上已有许多课题组在整合光栅干涉仪与全场透射X射线显微镜这一方向上做出了探索。其中比较具有代表性的工作是由日本东北大学的Momose教授所领导的课题组在2017年基于ZEISS公司商业化的X射线纳米显微系统实现的高灵敏度相位差成像(Phasedifferenceimaging，PDI)。然而由于获得的图像存在正反相位像交叠的情况阻碍了该显微成像技术进一步的推广使用。
为了克服上述图像伪影的问题，目前主要的解决方案是基于各式图像后处理技术从存在重叠伪影的实验数据中分离出单个较为干净的样品相位图像。例如Takano等人提出的迭代反卷积方法和Wolf等人提出的极大似然重建方案。已有的结果证明类似的图像分析方法对形貌较为简单的样品有很好的信息提取效果。但是类似的方法并没有从根本上消除正反相位像彼此叠加的影响，当在处理具有复杂结构的样品时会不可避免地引入与算法相关联的不确定性甚至误差，进而对后续的CT图像重建和分析造成不可逆的影响。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的缺陷或不足，期望提供一种X射线相位定量成像技术与测量方法、装置、设备及其存储介质。
第一方面，本申请实施例提供了一种X射线相位定量成像技术与测量方法，该方法包括：通过光栅干涉仪的X射线相位显微系统，实现待测样品的正反相位像的完全分离；依据正反相位像的分离程度，给出具备多个空间自由度的探测器装配和调整方案；通过探测器装配和调整方案对分离后的正反相位像进行探测。
在其中一个实施例中，所述实现待测样品的正反相位像的完全分离，包括：在保证对样品清晰成像的前提下，判断正反相位像之间的分离距离是否大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，即
其中，λ为X射线波长，p为相位光栅沿步进方向的等效周期，d4为相位光栅到探测器的距离，M为样品经由波带片放大成像的倍数，Δ为样品沿光栅步进方向的最大尺寸；若正反相位像之间的分离距离大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，则正反相位像之间完全分离；若未完全分离，则可以依据表达式/>
调节相应的系统参数进而增加正反相位像分离的程度。
在其中一个实施例中，所述在探测端实现正反相位像的完全分离之后，该方法还包括：根据已获得的正反相位像的定量分离信息，利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取。
在其中一个实施例中，所述利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取，包括：通过组合两个探测器形成探测阵列来同时记录样品的正反相位图像，其中，两个探测器接收面的间距取决于正反相位像的分离程度。
在其中一个实施例中，所述利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取，包括：采用单个X射线探测器，配合上三个方向的运动轴及连接组件和滑动机构，通过探测器与轴间的相互运动来实现探测区域在一定范围的二维平面内的移动，从而获得样品的单个相位图像。
第二方面，本申请实施例还提供了一种X射线相位定量成像技术与测量装置，该装置包括：系统设定单元，用于通过光栅干涉仪的X射线相位显微系统，实现待测样品的正反相位像的完全分离；探测器设置单元，用于依据正反相位像的分离程度，给出具备多个空间自由度的探测器装配和调整方案；通过探测器装配和调整方案对分离后的正反相位像进行探测。
第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本申请实施例描述中任一所述的方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于：所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例描述中任一所述的方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的X射线相位定量成像技术与测量方法，从系统的成像机制上避免正反相位像发生重叠的现象，无需后续复杂的正反相位像分离运算即可直接提取样品的相位图像，简化了数据处理的流程，提高了样品信息采集的效率；该成像技术定量描绘了理想情况下系统中各个光学器件对最终探测得到的光强的影响，同时通过简单的解析表达式构建起系统参数与正反相位像分离程度之间的关联，用以指导具体的系统设计；所提出的探测器装配方案能够对不同分离方向和程度的相位图像进行精确测量。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本申请实施例提供的X射线相位定量成像技术与测量方法的流程示意图；
图2示出了根据本申请一个实施例的X射线相位定量成像技术与测量装置200的示例性结构框图；
图3示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统的结构示意图；
图4示出了本申请实施例提供的X射线相位显微成像系统的简化示意图；
图5示出了本申请实施例提供的探测器安装示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参考图1，图1示出了本申请实施例提供的X射线相位定量成像技术与测量方法的流程示意图。
如图1所示，该方法包括：
步骤110，在基于光栅干涉仪的X射线相位显微系统中，实现待测样品的正反相位像完全分离的成像技术，以及相应的系统几何和关键光学器件参数的设计方法；
步骤120，依据正反相位像的分离程度，给出了具备多个空间自由度的探测器装配和调整方案，能够分别对分离后的正反相位像进行探测。
运用上述技术方案，从系统的成像机制上避免正反相位像发生重叠的现象，无需后续复杂的正反相位像分离运算即可直接提取样品的相位图像，简化了数据处理的流程，提高了样品信息采集的效率；该成像技术定量描绘了理想情况下系统中各个光学器件对最终探测得到的光强的影响，同时通过简单的解析表达式构建起系统参数与正反相位像分离程度之间的关联，用以指导具体的系统设计；所提出的探测器装配方案能够对不同分离方向和程度的相位图像进行精确测量。
在一些实施例中，本申请中的在探测端实现正反相位像的完全分离，包括：在保证对样品清晰成像的前提下，判断正反相位像之间的分离距离是否大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，即
其中λ为X射线波长，p为相位光栅沿步进方向的等效周期，d4为相位光栅到探测器的距离，M为样品经由波带片放大成像的倍数，Δ为样品沿光栅步进方向的最大尺寸。若正反相位像之间的分离距离大于样品沿x轴方向的最大尺寸，则正反相位像之间完全分离；若未完全分离，则可以依据表达式/>
调节相应的系统参数进而增加正反相位像分离的程度。
本发明所依托的成像装置为基于光栅干涉仪的X射线相位显微成像系统。该系统是由X射线光源、椭球聚光镜、源光栅、波带片、相位光栅、和探测器等多个部分构成。主要的成像对象为尺寸较小且带有微结构的弱吸收样品(例如微米级的生物细胞样品，碳材料等)，在这里具有更高灵敏度的相位成像将很好地弥补吸收衬度在样品形貌观测上对比度不足的问题。运用该成像系统，可以对样品同时实现两种成像功能，即显微放大成像和相位成像。其中显微成像的基础是波带片的透镜功能，相位成像的实现则是通过系统中的光栅干涉仪结构。在实际成像过程中，由光源发出的X射线经过椭球聚光镜汇聚后照射在源光栅上形成结构光，随后被聚焦在样品处用于成像。在与样品发生相互作用后，带有样品吸收和相位等信息的X射线经过波带片以不同的放大比分别对源光栅和样品进行成像。而为了提取样品的相位信息，该系统采取的方案是在波带片后端一定距离处引入一相位光栅，其同源光栅的像形成类似Talbot(－Lau)光栅干涉仪的成像结构，配合传统的相位步进的方法即可收集得到原始的相位数据。进一步的CT扫描则是在样品不同的旋转角度时重复上述成像过程。
X射线相位成像的物理基础是X射线的波动性。原则上采用波动光学原理可以理解和分析对应成像过程中出现的多种现象，包括衍射效应，相位信息的编码过程，光强分布等。上述实验装置的光路可以简化为图4中所示的成像结构。其中光源模块(实验室级射线源+椭球聚光镜+源光栅)被替换为点光源来表示，这是因为源光栅的功能是创建由点源所组成的光源阵列，而每个点源的传播过程是构成最终成像结果的独立单元。对于该成像单元的理论推导将基于菲涅耳衍射理论和信号传输的级联模型进行，前者主要用于定量刻画X射线的波动传播特性，后者的运用则是方便对整个成像过程进行分段处理。
为了便于演示和说明，图4中的成像过程的推导将在一维情形下进行(即光路中的所有器件只在单个维度上含有结构信息)。在此基础上，二维情形可以很容易扩展得到。在已知初始波场Uin(x)的前提下，其自由传播了一定距离d后形成的衍射场Uout(x′)可以通过一维菲涅耳近轴衍射公式计算得到。
给定一波长为λ的理想点源用狄拉克δ函数表示为δ(x0-η)，其中η表示偏轴距离，由其发出的射线经过距离d1的自由传播后抵达样品处的光场幅度可以表示为U1(x1,η)；随后该射线场同样品物质发生多种相互作用，反映到出射的X射线上主要是振幅和相位的改变。假定样品的折射率为(1-δ+iβ)且沿光轴方向的厚度足够薄，调制后的X射线波前可以通过投影近似为
式中k为波数，α(x1)＝∫β(x1,z1)dz1和φ(x1)＝∫δ(x1,z1)dz1分别表示波幅的衰减和相移。若成像对象对X射线的吸收可以进一步忽略，则α(x1)可以近似为0。以该波场U′1(x1,η)为初始条件，考虑纯相位样品，可计算得到抵达波带片所处位置时的光场幅度，记为U2(x2,η)。
波带片的功能类似透镜，通过波带结构对波前的振幅和传播方向进行调整，数学上可以表示为
其中m表示衍射级数，f为波带片的一阶焦距。再次传播距离d3后的光场为U3(x3,η)，则刚通过相位光栅的光场幅度为U′3(x3,η)＝T(x3)U3(x3,η)，其中T(x3)表示一维结构光栅，通常可以通过傅里叶级数展开为
px为光栅周期，n为衍射级数，展开系数an依据相位光栅的种类来确定。这之后再经过一次自由传播，光场将到达探测器表面，幅度为U4(x4,η)。考虑到源光栅的影响，最终由理想探测器记录得到的光场强度为I(x4)＝∫|U4(x4,η)|2dη。
下一步将使用相位步进方法来提取样品的相位信息，具体操作为对相位光栅沿x轴方向以恒定距离μ作多次平移(总移动次数Mps≥3)并记录下每一次移动后的光场强度。随后采用解析算法可以得到整体的相移信息。结合常见的实验设置和主要成像器件(波带片，光栅)的衍射效率，可以进一步作以下代换：波带片的衍射级数m取+1，光栅为π/2相位光栅(占空比为50％)且考虑的衍射级数限定在0和±1。最终提取得到的样品的相位信息为
该式中包含了两个相互分离的正反相位像。
在确保对样品进行清晰成像的基础上(样品的尺寸需落在波带片的景深范围
内，Δr为波带片最外环宽度)，为了避免正反相位像发生重叠，需要使两者的分离程度大于样品沿光栅步进方向(此时为x轴方向)的最大尺寸Δ，即
考虑二维情形及光栅沿光轴发生转动的可能，公式(2)可以一般化作
其中p为相位光栅沿实际步进方向的等效周期。需要注意的是上述推导是针对一维π/2相位光栅展开的，若光栅的类型(例如可换作π相位光栅、吸收光栅)和结构等发生改变，则公式(2)也需要进行相应的修正，但整体的成像分析思路仍然类似。
举例如下，考虑一动物细胞样品，最大尺寸为10μm，射线能量和系统的成像几何具体参数如下：
将表中的参数代入公式(2)，可以得到使10μm样品正反相位像完全分离的光栅周期条件p≤0.52μm。值得注意的是在此条件下，源光栅的周期和位置也需要进行相应的优化，以获得在探测端最佳的条纹对比度。依据公式(2)，对于正反相位像分离的控制，除了改变系统中相位光栅的周期，实验上还可以调整的因素包括X射线的能量和系统的成像几何。降低X射线能量和放大倍数，或增加相位光栅到探测器的距离都有助于实现正反相位像间更大程度的分离，但同时也会带来新的挑战，例如随着放大倍数的降低，在有限的系统分辨下，探测得到的样品的精细结构信息逐渐丢失，这时需要在图像信息和放大倍数两者间做出权衡。因此，在进行正反相位像分离的调参和优化过程中，还需综合考虑成像目标和质量、系统分辨(包括波带片和探测器的分辨)、信号的可探测性等多项指标。
在一些实施例中，本申请中的实现在探测端正反相位像的完全分离之后，该方法还包括：根据已获得的正反相位像的定量分离信息，利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取。
具体地，针对完全分离后的相位信息，需要配合相应的探测器设置来实现准确的信号提取。由于目前商业化的高灵敏X射线探测器的有效工作面积十分有限，通常在1cm×1cm左右。对于分离程度较大的相位图像，传统的中心位于光轴上的单个探测器往往不足以覆盖整个图像区域。例如两个分离为30μm的正反相位像(样品尺寸取20μm)，考虑到波带片的40倍放大和探测端的10倍光学放大，实际在探测端的分离为1.2cm，已经超过了探测器的1cm的横向视野，从而导致无法获取完整的单个样品相位图像。
对此提出两种解决方案，第一种是通过组合两个或多个探测器的工作区域形成探测阵列来实现更大范围的射线检测，图5(a)展示的是双探测器配合的方案。两个探测器被安装在同一水平支撑轴上，根据需要探测的正反相位像的分离程度，支撑轴可以对两个探测器在轴上的位置进行独立的调节，从而覆盖正反相位像出现的区域并实现两者的同时记录。以上述图像分离为1.2cm的情形为例，需要将两个探测器的探测平面对称放置在中轴的左右两侧，彼此间距调整为1.2cm，即可达到同时探测的目的。若考虑绕光轴对相位光栅进行旋转，产生的正反相位像将有可能不再沿水平方向进行分离。对于这种情况，后方的旋转结构为该探测器阵列提供了在另一维度运动的可能，从而对不同的分离方向做出响应。例如，将相位光栅逆时针转动45°，则正反相位像的分离方向也发生同样的变化，此时通过对带有探测器阵列的水平支撑轴作45°逆时针旋转并调节探测器间的距离，就可以捕捉到分离后的相位图像。置于底座上的前后方向的运动轴将辅助探测器进行沿光轴方向的距离调整，进一步提升成像的质量及清晰度。
第二种则是单个探测器的设置方案，如图5(b)所示。选择使用单个探测器更有利于控制成本。实施设备主体包括三个方向(前后、水平和竖直)高精度的运动轴、X射线探测器及配套的连接组件和滑动机构。其中水平和竖直方向的运动轴的精度需要达到微米级。探测器同竖直方向的运动轴进行固定，并进一步连接至水平方向的运动轴。最后，整体被置于带有前后移动功能的支撑底座上。通过上述设计，能够实现探测平面在一定范围的二维平面内的移动。仍旧对上述分离为1.2cm的情况展开分析，在该系统设置下，需首先通过竖直方向的运动轴将探测平面的中心移至光轴处，随后调整水平方向的运动轴使探测平面向左或向右移动0.6cm，即可对单个相位像进行探测和记录。而对于相位光栅发生旋转的情形，则需要通过控制水平方向和竖直方向的运动轴的移动，将探测平面置于出现相位像的区域。需要注意的一点是探测器与三个方向(前后、水平和竖直)的运动轴(包括各个运动轴之间)的连接顺序并不是强制的，这意味着除了上述装配方案，探测器还可以同另外两个方向的运动轴中的一个进行固定，同时轴与轴之间的连接顺序也可以是任意的。核心就是实现探测平面在三维空间的调节。与第一种方案类似，位于底座的运动轴提供了探测器前后进动的可能，用以辅助成像。
此外，值得一提的是，上述两种解决方案中的X射线探测器选型既可以为直接转化型，也可以是间接转化型。当探测平面的中心位于光轴上时，可以通过解析算法或移除系统中的光栅获得样品的吸收衬度图像，达到多衬度成像的目的。这两种类型的探测装置还可以应用于更一般的场景：(1)面对更复杂的光栅结构，正反相位像的分离将有可能在二维平面内非对称进行，此时探测器同样可以做出对应的调整；(2)若放大后的单个相位图像的尺寸依旧超过了单个探测器的有效面积，这时可以通过移动探测器进行局部的信号采集，最后对扫描得到的各个局部的图像进行拼接进而还原出完整样品的信息。
进一步地，参考图2，图2示出了根据本申请一个实施例的X射线相位定量成像技术与测量装置200的示例性结构框图。
如图2所示，该装置包括：
系统设定单元210，用于结合待测样品的实际尺寸，依据正反相位像的分离判据
对基于光栅干涉仪的X射线相位显微系统的成像几何及光学器件的参数进行设定或调整，目的是在探测端实现正反相位像的完全分离；
探测器设置单元220，用于依据样品正反相位像的分离程度，结合具体的探测器布局方案(单个或两个探测器)，将探测区域移动至恰当的位置，从而能够记录到样品完整的相位信息。
应当理解，装置200中记载的诸单元或模块与参考图1描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于装置200及其中包含的单元，在此不再赘述。装置200可以预先实现在电子设备的浏览器或其他安全应用中，也可以通过下载等方式而加载到电子设备的浏览器或其安全应用中。装置200中的相应单元可以与电子设备中的单元相互配合以实现本申请实施例的方案。
下面参考图3，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的计算机系统300的结构示意图。
如图3所示，计算机系统300包括中央处理单元(CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 303中，还存储有系统300操作所需的各种程序和数据。CPU 301、ROM 302以及RAM 303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考图1描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种X射线相位定量成像技术与测量方法，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行图1的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，前述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括第一子区域生成单元、第二子区域生成单元以及显示区域生成单元。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，显示区域生成单元还可以被描述为“用于根据第一子区域和第二子区域生成文本的显示区域的单元”。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中前述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，前述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的应用于透明窗口信封的文本生成方法。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种X射线相位定量成像技术与测量方法，其特征在于，该方法包括：
通过光栅干涉仪的X射线相位显微系统，实现待测样品的正反相位像的完全分离；
依据正反相位像的分离程度，给出具备多个空间自由度的探测器装配和调整方案；
通过探测器装配和调整方案对分离后的正反相位像进行探测。
2.根据权利要求1所述的X射线相位定量成像技术与测量方法，其特征在于，所述实现待测样品的正反相位像的完全分离，包括：
在保证对样品清晰成像的前提下，判断正反相位像之间的分离距离是否大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，即
其中，λ为X射线波长，p为相位光栅沿步进方向的等效周期，d4为相位光栅到探测器的距离，M为样品经由波带片放大成像的倍数，Δ为样品沿光栅步进方向的最大尺寸；
若正反相位像之间的分离距离大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，则正反相位像之间完全分离；若未完全分离，则可以依据表达式
调节相应的系统参数进而增加正反相位像分离的程度。
3.根据权利要求1所述的X射线相位定量成像技术与测量方法，其特征在于，所述在探测端实现正反相位像的完全分离之后，该方法还包括：
根据已获得的正反相位像的定量分离信息，利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取。
4.根据权利要求3所述的X射线相位定量成像技术与测量方法，其特征在于，所述利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取，包括：
通过组合两个探测器形成探测阵列来同时记录样品的正反相位图像，其中，两个探测器接收面的间距取决于正反相位像的分离程度。
5.根据权利要求3所述的X射线相位定量成像技术与测量方法，其特征在于，所述利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取，包括：
采用单个X射线探测器，配合上三个方向的运动轴及连接组件和滑动机构，通过探测器与轴间的相互运动来实现探测区域在一定范围的二维平面内的移动，从而获得样品的单个相位图像。
6.一种X射线相位定量成像技术与测量装置，其特征在于，该装置包括：
系统设定单元，用于通过光栅干涉仪的X射线相位显微系统，实现待测样品的正反相位像的完全分离；
探测器设置单元，用于依据正反相位像的分离程度，给出具备多个空间自由度的探测器装配和调整方案；通过探测器装配和调整方案对分离后的正反相位像进行探测。
7.根据权利要6所述的X射线相位定量成像技术与测量装置，其特征在于，所述在探测端实现正反相位像的完全分离，包括：
在保证对样品清晰成像的前提下，判断正反相位像之间的分离距离是否大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，即
其中λ为X射线波长，p为相位光栅沿步进方向的等效周期，d4为相位光栅到探测器的距离，M为样品经由波带片放大成像的倍数，Δ为样品沿光栅步进方向的最大尺寸；
若正反相位像之间的分离距离大于样品沿光栅步进方向的最大尺寸，则正反相位像之间完全分离；若未完全分离，则可以依据表达式
调节相应的系统参数进而增加正反相位像分离的程度。
8.根据权利要求6所述的X射线相位定量成像技术与测量装置，其特征在于，所述实现在探测端正反相位像的完全分离之后，该装置还包括：
根据已获得的正反相位像的定量分离信息，利用具备多个空间自由度的探测器装置以实现准确的信号提取。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1－5中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于：
所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1－5中任一所述的方法。
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