基于内在梯度流方法的低剂量高质量多模态散粒X射线成像

我们提出了一种新方法，用于从散粒X射线成像数据中检索暗场、相位位移和衰减图像。散粒X射线成像（SBXI）利用样品引起的参考近场散粒图案的所需改变。衰减图像可用于可视化不同密度的材料。相位位移图像有用的是因为它们揭示了样品中材料如何折射X射线束，从而在衰减图像中难以重建的类似低密度结构之间提供对比。暗场图像传递有关小于空间分辨率且因此在衰减和相位位移图像中不可见的结构信息。在以往工作中，我们提出了多模态内在散粒跟踪（MIST）算法，通过求解相关Fokker-Planck方程来从SBXI数据中恢复三种互补成像模式。在本文中，我们提出了MIST的一种变体，称为“梯度流MIST”，其(1)减少了用于图像检索的SBXI数据量，(2)保持X射线Fokker-Planck方程的完全通用性，(3)为弱衰减（即低密度）样本恢复更高质量的暗场图像。我们在澳大利亚同步辐射装置获取的碳纤维结缠捆的实验SBXI数据上演示了新的梯度流MIST方法。预期此方法在需要简单实验和低样本X射线暴露的相位对比和暗场应用中具有实用性。