基于光场的x射线成像系统研究与实现

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1、隶。初大，些硕士学位论文万方数据基于光场的X射线成像系统研究与实现本论文获国家自然科学基金(Nos．61127002，61179035)和苏州市2009年科技计划工业专项项目(No．ZXG0918)资助。万方数据RESEARCHAND7姗pLEMENTATIONOFX．RAYSCINTILLATORIMAGINGSYSTEMBASEDONLIGHTFIELDIMAGINGADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterof

2、11。’EngmeenngBYWANGXiao—longSupervisedbyProf．ZHANGTian—zhuandProf．LU0Shou．huaSchoolofBiologicalScience&MedicalEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或

3、其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：—二蝉日期：j』当色盥东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东

4、南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：万方数据摘要x射线闪烁体成像技术作为x射线显微无损检测技术的一个重要发展方向，由于其拥有较高的空间分辨率，近年来被广泛地研究。本文调研了x射线闪烁体成像技术的国内外发展现状，分析了其系统原理及存在的问题，针对系统分辨率与闪烁体厚度的矛盾，深入研究了光场成像技术和图像恢复技术对提升系统成像质量的影响。在光场成像技术方面，提出了将光场成像技术与x射线闪烁体成像系统相结合的新方法。该方法分别从x射线闪烁体显微成像原理和基于微透镜阵列的光场成像原理出发，设计了基于光场的x射线闪烁体

5、显微成像系统结构，并对系统进行了参数计算，评估了各部分的安装误差范围，为硬件的制作提供了理论依据；以此为基础对系统进行了仿真，建立了闪烁体发光模型，利用模拟光场图像数据，通过光场图像校正、子孔径图像获取和数字重聚焦等后处理技术，拓展了系统景深，获得了清晰的闪烁体发光图像，降低了对闪烁体厚度的要求；最后，搭建了基于光场的x射线闪烁体成像系统原型，分别从普通光场成像和显微光场成像的角度，对系统进行了测试和结果分析。在图像恢复技术方面，从x射线闪烁体成像系统的特有性质出发，提出了一种拓展景深的新方法。该方法利用光学系统的

6、点扩散函数和闪烁体的发光性质，建立了系统的成像方程，通过方程求解恢复出清晰的图像。仿真结果表明该方法在一定条件下可以达到拓展景深的目的，并恢复出清晰的闪烁体发光图像。通过上述两种手段的结合，可以拓展X射线闪烁体成像系统的景深，减少系统对闪烁体厚度的要求，为进～步获得清晰的x射线闪烁体图像打下基础。关键词：x射线闪烁体成像，光场成像，模型仿真，数字重聚焦，图像恢复，景深拓展万方数据AbstractAsanemergingimportantdkeefionfornondestructiveX-Raytesting，th

7、escintillator-basedX-rayimaginghasbeenwidelystudiedinrecentyearsbecauseofitshi．ghspatialresolution．Thecurrentdevelopmentandproblemsofscintillator-basedX-rayimagingarereviewedinthispaper．Toresolvethecontradictionbetweenthesystem’Sresolutionandscintillator’Sthic

8、kness，bothlightfieldimagingandimagerecoverytechniquesayefurtherstudiedfortheimagequalityimprovement。Intermsoflightfieldimagingtechniques，anewmethodwhichcombinesdigitallightfieldtec