第12期 刘成林等:衍射增强成像的若干基础问题研究——Ⅱ衍射增强成像的边界效应和本底影响 实验中,分别将双晶夹角调整在摇摆曲线上的左右两边对称位置上记录的图像存在着相反的信 A、B、C、D和E处拍摄实验模型的图像。图3(C)息。从图5(A)中可以看出:分别在摇摆曲线腰位 为拍摄的峰位图像。在这个位置上,被物体偏折的两边对称位置记录的两张图像即有对称性的信息, X射线绝大部分在摇摆曲线的接收范围以外,即存也有反对称性的信息。因此,将这两张图像相加 在消光衬度(对小角散射的消除)而使图3(C)的可以获得图像的对称性信息,即只含有吸收和消光 左边和右边有相同的亮线。如果对该图像沿垂直于信息的表观吸收像;将这两张图像相减,可以获得 样品轴向进行强度分析,可以看出它们的左右边界图像的反对称性信息,即只含有折射信息的折射像。 的强度是基本相等的(如图4所示) 如果将分析晶体调整在摇摆曲线中反射率为 50%的腰位低角处(图2中的B处),被物体偏向高 角的Ⅹ射线将获得超过50%的反射率,而被物体偏 向低角的X射线将获得小于50%的反射率。这种效 应使腰位低角图像中右边亮而左边暗,如图3(B) 所示。相反,如果将分析晶体调整到摇摆曲线中反 射率为50%的另一侧——腰位高角处(图2中的D 处),则会导致相反的效果,图像的左边亮而右边暗, 如图3(D)所示。这种关系可以从图像强度的分布 曲线上明显地看出(图5(A))。在不同的位置上 Pixel 图像的灰度是不同的,在边界的位置上存在着起伏, 图4峰位图像沿径向(x或y轴方向)的强度分布曲线 且图3(B)和图3(D)的左右边界的情况是相Fig4 Intensity distribution of the peak-position image along 反的,如图5(A)所示。这说明在对应于摇摆曲线 = Lett(FWHM Left bottom 02004006008001001200 02004060080010001200 Pixel 图5腰位图像(A)和趾位图像(B)沿径向(x或y轴方向)的强度分布曲线 Fig5 Intensity distribution along the direction of the abscissa axis x or y for(A)the middle position images, and(b)the toe position images 如果将分析晶体移到对应于摇摆曲线峰位上更别得到腰位表观吸收图像(图6(A))或腰位折射 远的位置记录图像,如在反射率为10%的地方记录,图像(图6(B))。从图上可以看出,腰位表观吸收 得到趾位图像(图2中的A和E处)。虽然趾位图图像的衬度不高,整个图像的分辨率不如图3(C) 像有很强的衬度增强效应(边缘线比较明亮,浮雕中的峰位图像。然而,腰位折射图像的衬度比较髙 感更加明显),但是由于较少ⅹ射线被反射到探测边界非常清楚。同样,也可以将像素对像素的相加 器上,记录到的图像噪声较大,图像也不易分辨。或相减处理方法用于在摇摆曲线趾位(图2中A和 此外,这种图像需要的曝光剂量较大,不适合生物E处)拍摄的两张图像,分别获得趾位表观吸收图 软组织成像。 像(图7(A))或趾位折射图像(图7(B))。由于 趾位图像背景较暗,所以趾位表观吸收图像边缘显 2.2表观吸收图像和折射图像 得比较明亮。又因为摇摆曲线趾位位于线性区域边 将分别把曲线的左右半高宽处记录的两张图缘,低角趾位图像对高角信号的灵敏度高于对低角 像,通过像素对像素的相加或相减处理15,可以分信号的灵敏度,高角趾位图像对低角信号的灵敏度第 12 期 刘成林等：衍射增强成像的若干基础问题研究——II. 衍射增强成像的边界效应和本底影响 887 实验中，分别将双晶夹角调整在摇摆曲线上的 A、B、C、D 和 E 处拍摄实验模型的图像。图 3（C） 为拍摄的峰位图像。在这个位置上，被物体偏折的 X 射线绝大部分在摇摆曲线的接收范围以外，即存 在消光衬度（对小角散射的消除）而使图 3（C）的 左边和右边有相同的亮线。如果对该图像沿垂直于 样品轴向进行强度分析，可以看出它们的左右边界 的强度是基本相等的（如图 4 所示）。 如果将分析晶体调整在摇摆曲线中反射率为 50%的腰位低角处（图 2 中的 B 处），被物体偏向高 角的 X 射线将获得超过 50%的反射率，而被物体偏 向低角的 X 射线将获得小于 50%的反射率。这种效 应使腰位低角图像中右边亮而左边暗，如图 3（B） 所示。相反，如果将分析晶体调整到摇摆曲线中反 射率为 50%的另一侧——腰位高角处（图 2 中的 D 处），则会导致相反的效果，图像的左边亮而右边暗， 如图 3（D）所示。这种关系可以从图像强度的分布 曲线上明显地看出（图 5（A））。在不同的位置上， 图像的灰度是不同的，在边界的位置上存在着起伏， 而且图 3（B）和图 3（D）的左右边界的情况是相 反的，如图 5（A）所示。这说明在对应于摇摆曲线 左右两边对称位置上记录的图像存在着相反的信 息。从图 5（A）中可以看出：分别在摇摆曲线腰位 两边对称位置记录的两张图像即有对称性的信息， 也有反对称性的信息。因此，将这两张图像相加， 可以获得图像的对称性信息，即只含有吸收和消光 信息的表观吸收像；将这两张图像相减，可以获得 图像的反对称性信息，即只含有折射信息的折射像。 图 4 峰位图像沿径向（x 或 y 轴方向）的强度分布曲线 Fig.4 Intensity distribution of the peak-position image along the direction of the abscissa axis x or y 图 5 腰位图像（A）和趾位图像（B）沿径向（x 或 y 轴方向）的强度分布曲线 Fig.5 Intensity distribution along the direction of the abscissa axis x or y for (A) the middle position images, and (B) the toe position images 如果将分析晶体移到对应于摇摆曲线峰位上更 远的位置记录图像，如在反射率为 10%的地方记录， 得到趾位图像（图 2 中的 A 和 E 处）。虽然趾位图 像有很强的衬度增强效应（边缘线比较明亮，浮雕 感更加明显），但是由于较少 X 射线被反射到探测 器上，记录到的图像噪声较大，图像也不易分辨。 此外，这种图像需要的曝光剂量较大，不适合生物 软组织成像。 2.2 表观吸收图像和折射图像 将分别把曲线的左右半高宽处记录的两张图 像，通过像素对像素的相加或相减处理[15]，可以分 别得到腰位表观吸收图像（图 6（A））或腰位折射 图像（图 6（B））。从图上可以看出，腰位表观吸收 图像的衬度不高，整个图像的分辨率不如图 3（C） 中的峰位图像。然而，腰位折射图像的衬度比较高， 边界非常清楚。同样，也可以将像素对像素的相加 或相减处理方法用于在摇摆曲线趾位（图 2 中 A 和 E 处）拍摄的两张图像，分别获得趾位表观吸收图 像（图 7（A））或趾位折射图像（图 7（B））。由于 趾位图像背景较暗，所以趾位表观吸收图像边缘显 得比较明亮。又因为摇摆曲线趾位位于线性区域边 缘，低角趾位图像对高角信号的灵敏度高于对低角 信号的灵敏度，高角趾位图像对低角信号的灵敏度