导读:本文包含了相位衬度论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:相位衬度CT,转台轻量化,拓扑优化,尺寸优化
相位衬度论文文献综述
曾维俊,王钟周,王骏,孙海旋,雷恒波[1]（2019）在《大视场相位衬度CT转台轻量化设计》一文中研究指出针对某大视场相位衬度CT实验装置转动惯量大、运动控制难、成像效率低等问题,采用有限元技术分析了原铸造转台的静动态性能,并以此作为设计约束,基于焊接结构重新对CT转台进行了轻量化设计。采用拓扑优化分析技术,对转台内腔材料分布情况进行了分析,然后根据材料拓扑结果布置了双夹层焊接形式的筋体结构。在OptiStruct中建立数学模型,以零件板厚作为设计变量,分析了板厚对转台质量、静刚度和系统一阶固有频率的灵敏度,并对转台板厚尺寸重新进行了优化匹配,最终优化后的转台相比原先转台减轻了57.6%。(本文来源于《机床与液压》期刊2019年17期）
郭曼珊[2]（2019）在《基于X射线相位衬度成像的TRISO燃料颗粒无损分析》一文中研究指出熔盐堆是第四代先进核能系统的候选堆型之一。除了传统的液态燃料熔盐堆之外,美国、中国的研发人员还提出了固态燃料熔盐堆的设计。固态燃料熔盐堆采用基于TRISO(Tristructural isotropic)颗粒的燃料元件,近年来正逐渐受到各国的关注。其燃料元件可以采用不同的设计,如球形、燃料棒及板型等。TRISO颗粒由燃料核芯(铀和钍的氧化物、碳化物等)和四个不同材质的包覆层组成。四个包覆层由内而外分别是缓冲层,内致密热解碳层,碳化硅层和外致密热解碳层。包覆层的结构完整程度是有效约束放射性裂变产物释放、确保燃料安全的重要因素。合适的包覆层厚度以及完整的内部结构可以有效地降低燃料的失效概率,从而保证反应堆的安全高效运行。因此,包覆层的厚度是TRISO包覆颗粒燃料制备过程中重要的质量控制参数。金相法是最常用的测量包覆层厚度的方法。但这种方法受到金相制样的限制,只能获得某一剖面的厚度信息。与金相法相比,X射线成像法可以对包覆颗粒进行无损检测,且可以通过变换观测角度得到更加全面的包覆层厚度信息。另一方面,对于有制造缺陷或运行过程中产生破损的TRISO颗粒,目前缺乏有效的检测手段。本工作采用X射线相位衬度成像利用X射线穿过不同材料边界时急剧的相位变化,对TRISO颗粒内部的各类边缘诸如包覆层边界,破损边缘做清晰的成像。在此基础上的开展的两项研究内容分别为:(1)提出TRISO包覆燃料颗粒包覆层厚度的自适应算法,并完成了厚度计算程序;(2)利用监督字典学习算法,建立了 TRISO燃料颗粒缺陷及破损的分析算法和程序。现有的对TRISO厚度进行无损计算的方法可以归纳为叁个步骤,分别是图像去噪,边缘提取和厚度计算。然而现有的方法中对去噪算法优劣的关注不够,边缘提取的自动化程度较低,消耗的人力大,计算速度较慢。因而本研究针对现有的方法存在的一些弊端做了以下改进:1.使用全局差分降噪算法(total variation denoising algorithm)去噪,该算法具有较高的边缘敏感程度,可以在滤除背景噪声的同时较完整地保留边缘信息;使用衬度噪声比CNR(contrast to noise ratio)做去噪图像做量化,从而优化该算法中的参数,最大可能地防止边缘信息流失;2.使用自适应Canny算子做自动边缘提取,使传统Canny算子中的两个重要参数,滤波器宽度和非边界比例系数达到自适应化,从而可以自动计算出边缘探测的阈值,减少人力投入,提高边缘探测的准确程度;3.使用最小二乘法做圆心定位等,最终计算厚度的平均值和方差,使用单因素方差分析对无损方法和金相显微镜法计算得出的平均厚度做统计分析,探究两种方法在测量结果上是否存在显着差异;利用计算的方差信息分析包覆颗粒的厚度均匀性;最终证明,该方法经证明可以产生与金相显微镜法相当的结果,厚度方差较大的颗粒其包覆均匀程度较差;目前分析包覆颗粒的破损情况主要是基于有限元模型的模拟方法,尚未找到利用机器学习方法进行破损识别的例子。本研究将机器学习方法用于颗粒的破损检测中。主要工作如下:1.使用大津法将图像上的颗粒单个分割开来,大津法根据图像灰度直方图计算出基于某个阈值划分的类间方差,并通过最大化类间方差求得最终的优化阈值。使用该阈值将图像中的像素点分成两类,从而可以将图像转换成二值图像。在此基础上,利用二值化图像中像素点的连通情况确定各颗粒的位置信息,最终将各颗粒提取分离开来;2.使用 HOG(histogram of oriented gradient algorithm)和 LBP-HF(local binary pattern histogram Fourier)两个描述子对颗粒做特征提取。其中前者对光照和图像衬度的变化具有较强的鲁棒性,能将图像中的方向梯度直方图作为图像的特征进行描述,有效捕获图像边缘;后者则具有图像旋转不变性,它是局部二值化图案特征描述子的修正版,将均匀(uniform)局部二值化图案直方图的傅立叶变化作为最终的特征向量,更好地描述图像中的各像素点与周围像素点的差异,即纹理信息;使用典型关联法将HOG特征和LBP-HF特征做特征融合,使混合特征同时具备两种特征描述子的优点,从而可以更好地将破损颗粒和完好颗粒区分开来;3.结合监督字典学习(labelconsistentK-SVD,LCK-SVD)将捕获的图像特征作训练,生成一本字典用于其他颗粒特征的稀疏表达;由于LCK-SVD对字典学习的目标函数做了修正,利用训练集的标签信息加强特征的稀疏表达,并引入了分类器的参数进行优化,因而可以实现稀疏编码与自动识别。识别率达到83.1%;4.本次实验目的为实现各类颗粒的识别,引入四种破损类型,包括核芯迁移,OPyC层缺失,缓冲层不均匀以及包覆层破碎等。识别的结果不仅可以区分完好颗粒与破损颗粒,也可以区分各种破损类型。自动识别颗粒内部破损结构有助于分析燃料的失效概率,该识别方法也可以用于其他的破损分类。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2019-05-01）
江寿桂,雷威,朱卓娅,王昕,张晓兵[3]（2019）在《X射线束点尺寸对X射线相位衬度成像的影响》一文中研究指出X射线相位衬度成像利用X射线穿过样品后的相位变化,通过衍射信息来获得样品的结构特征。X射线相位衬度成像在生物影像、显微成像以及材料科学研究中有重要的应用。如果X射线成像样品物质密度比较低,它对X射线的吸收很小,所以常规的吸收衬度成像质量较差,不易分辨样品的结构细节。理论分析和实验研究都表明当X射线束点尺寸减小到一定尺度后,X射线源的空间相干性增强,采用相位衬度成像可以提高低密度样品的成像质量。X射线相位衬度成像质量与X射线束点尺寸,样品到影像记录平面之间距离直接相关。本文研究了X射线束点尺寸与低密度样品影像边沿轮廓宽度和对比度之间的影响关系。研究结果表明,根据低密度样品的介电常数、X射线源到样品距离,以及样品到影像记录平面距离,存在最优化的X射线束点尺寸。在该最优化配置条件下,低密度样品的X射线成像可以获得最好的图像质量。(本文来源于《真空科学与技术学报》期刊2019年03期）
张催[4]（2018）在《基于常规X射线源的相位衬度成像方法研究》一文中研究指出X射线相位衬度成像与传统的吸收衬度成像相比具有独特的优势,对轻质材料、密度相近材料能够给出更高的图像衬度和细节分辨,在医学、生物学、材料科学等领域具有重要的应用价值,是目前X射线成像研究领域的热点。而基于常规X射线源的相位衬度成像技术是X射线相位衬度成像推广普及的关键,具有极其重要的研究意义,目前该技术在成像方法等方面还存在许多问题。基于几何光学建立了数值模拟模型,研究了基于分析晶体成像和基于编码光阑成像两种可基于常规X射线源实现的相位衬度成像方法。针对信息提取方法、成像方法和物理设计中存在的问题进行研究,主要工作及结果概括如下:首先,研究了常规X射线源条件下基于分析晶体成像中多图信息提取方法的特性。随着泊松噪声的增大,信息提取结果将出现退化,像素光子计数大于1000时,噪声影响较小。采集方案的选取受到折射角理论值和噪声水平的影响。吸收、折射和散射叁种信息在提取过程中将相互干扰,其中折射和散射相互影响较大。实际应用中需考虑噪声、采集方案和信息干扰的影响。其次,在基于编码光阑成像的研究中,提出了基于照明曲线中心斜率的量化信息提取方法,研究了折射角灵敏度和信息提取精度对源尺寸的依赖关系。结果显示所提出方法能够提取到更为精确的折射角信息。此外折射角灵敏度受源尺寸的影响较小,表明基于编码光阑成像能适用于常规X射线源。再次,在标准基于编码光阑成像方法(DM-DS)和现有单曝光成像方法(SM-SS)的基础上,提出了一种新的单曝光成像方法(DM-SS),对比研究了叁者的特性。结果显示DM-SS在不同因素的影响下,均具有相对更好的特性表现。DM-SS的衬度增强和单曝光特性有助于基于编码光阑成像技术转化为实际应用。最后,开展了基于编码光阑成像装置的物理设计和编码光阑的试制。给出了装置的组成、布局和硬件参数,从图像衬度、成像时间等方面评估了系统的性能。此外,探索了熔融法在编码光阑制作中的应用,利用铅粉和金粉开展了试制。结果表明熔融法是一种潜在的编码光阑制作方法,但仍有待改进和完善。(本文来源于《兰州大学》期刊2018-10-01）
廖燕[5]（2018）在《X射线光栅相位衬度成像中剂量及散射光子对成像质量的影响研究》一文中研究指出由于传统的X射线成像技术存在着剂量较高和对轻元素成像质量不佳的缺点,自上世纪九十年代以来,以X射线的相位改变为基础的X射线相位衬度成像方法得到了广泛的关注,科学家们做了大量研究。X射线光栅相位衬度成像方法由于其可以利用常规光源的优势成为国内外相关领域的研究热点。本课题基于国家同步辐射实验的X射线相衬CT样机设计,在MCNP程序中建立了模型以研究剂量及散射光子问题,为光栅相位衬度成像CT的X射线能量和样品选择提供参考,为散射信号和吸收信号的分离提供依据。本文模拟计算了 POM棒(Φ5mm、Φ1Omm)样品、PMMA棒(Φ5mm、Φ1Omm)样品和不同厚度的水箱在30-100keV能量范围内的单能光子及不同管电压产生的具有一定能谱的光子照射下的能量沉积,不同能量光子照射Φ5mm的POM棒样品和不同厚度水箱后探测器面上散射光子和非散射光子的总计数,并将探测器面分为多个小区域,计数每个小区域的散射光子数和非散射光子数,另外模拟了不同厚度水箱对应区域和非水箱对应区域的散射光子与非散射光子计数。结果显示:光子能量为60keV或略小时,不同样品和水箱中的能量沉积最小,X射线管在60kVp或70kVp下生成的光子过滤掉40keV能量以下的光子降低样品受照剂量,结合重建图像所需的信息量考虑,可以获得低剂量、高衬度的较好结果;样品密度、受照区域越大,所受剂量越高;散射光子计数比非散射光子计数小3-4个数量级;水箱厚度在8-12cm时,散射光子与非散射光子的比值较大;小样品分区域计数的散射光子计数没有明显的规律,非散射光子计数能明显看到样品位置,水箱分区域计数的散射光子数和非散射光子呈现出了相似的分布规律。若采用目前CT的图像重建技术和照射方案,受照剂量仍无法达到相衬CT设计的目前CT剂量的10%以下的目标,需要配合更优的新技术来达到。后续研究可采用人体的组织器官作为受照样品以深入研究。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-05-30）
曾维俊,于广东,雷恒波,王钟周,孙海旋[6]（2018）在《用于相位衬度CT成像的大型精密转台轴系设计与分析》一文中研究指出针对X射线相位衬度CT(computed tomography,计算机断层扫描)成像的高分辨率、高稳定性要求,设计了大型精密转台。转台采用焊接结构和密珠轴系支撑,具有质量轻、阻力小、回转精度高的特点。介绍了转台轴系的结构设计和工艺路线,根据成像视野区允许的运动误差对轴系精度指标进行了分解。通过静态分析、惯性释放分析和模态分析研究了转台的静、动态性能并验证了其结构刚度的合理性,结合精度分析对轴系关键部件的几何误差进行了分配,误差综合结果满足指标要求。最后,对转台样机的轴系精度进行了检测,结果表明各项指标满足相位衬度成像要求。焊接结构的轻量化设计和轴系精度分析方法对大型转台轴系的研发具有一定的借鉴意义。(本文来源于《工程设计学报》期刊2018年02期）
冯大敏,胡仁芳,王圣浩,高昆,潘志云[7]（2017）在《基于X射线光栅相位衬度的鲫鱼无损成像研究》一文中研究指出近年来,光栅相位衬度成像成为当前X射线成像学界的研究热点,因其与传统X光源的高度兼容性而被认为是未来临床医学无损诊断的关键技术.与现有X射线吸收衬度成像技术相比,相位衬度成像技术对软组织具有不可替代的分辨能力.基于几何投影的X射线光栅相位衬度成像技术,无损研究了本地鲫鱼的鱼体结构,利用福尔马林溶液处理样品,发现成像结果清楚地显示出鱼肠组织的结构.这是第一次利用X射线光栅相位衬度成像技术观察到鱼肠组织.(本文来源于《中国科学技术大学学报》期刊2017年11期）
王声翔[8]（2017）在《X射线相位衬度生物学成像研究》一文中研究指出在过去的一个多世纪,利用物质吸收信息的X射线成像方法在医学诊断、材料科学、信息科学、生命科学以及各种工业领域中发挥着重要的作用。随着科学技术的更新,如今X射线成像研究在吸收衬度成像基础上,开展了很多基于相位衬度的成像理论和实验方法学研究。自上世纪九十年代,这一研究开始被报道以来,一直受到众多科研工作者的关注,特别是当X射线与物质相互作用时,低原子序数组成的轻元素样品发生的相位变化是吸收变化的几千到几万倍。这无疑在生物成像和医学诊断领域中有着重要的研究意义。在众多X射线相位衬度成像技术中取得巨大发展的技术主要有两种,分别是基于同步辐射光源的透射X射线泽尼克相衬成像和使用实验室光源的X射线光栅相位衬度成像。本文正是利用这两种成像技术开展了生物成像的理论研究和相关实验方法学的探索,根据X射线相位衬度成像系统的具体性质开拓生物学成像应用,主要包括完整细胞样品的纳米分辨叁维结构成像和水果样品无损检测。细胞是生命活动的基本单位,对于完整细胞的纳米分辨叁维成像的研究是目前细胞生物学领域中一项重要的课题。以花粉细胞成像为例,目前使用较多的可见光显微镜受限于空间分辨率难以观察亚细胞结构,而电子显微镜虽具有很高的空间分辨能力却难以穿透完整花粉细胞获得叁维结构信息。本文阐述的X射线显微技术,无需机械切片,并以很高的空间分辨能力进行完整花粉细胞进行叁维成像。在获取不同亚细胞器叁维结构和分布情况时,具有快速的统计各细胞器的体积含量等优势。本文基于系统分辨力为30nm的北京同步辐射透射硬X射线泽尼克相衬显微镜,选取水稻花粉作为研究对象,开展X射线相位衬度成像理论和细胞叁维成像实验方法学研究。合肥国家同步辐射实验室搭建了自主设计的X射线光栅相位衬度成像系统,并对这一系统从搭建到测试,从成像理论到实验验证开展一系列研究工作。不同于普遍开展的动物实验研究,本文依托X射线光栅相位衬度成像平台开展了水果无损检测应用实验研究,通过一次成像,同时获得水果的吸收、相位和散射叁种不同的信息。叁种信息互为补充,从不同角度反映了样品的内部结构信息,实现对样品的完整表征。通过对比叁种信息图像和已有的动物组织成像研究,论证了 X射线光栅干涉仪成像在水果无损检测,乃至食品无损检测上巨大的应用价值。本论文的工作和创新主要如下:1.提出了一种快速分离样品相移信息分离新方法。本文先对X射线相位衬度成像技术从信息分离方法和实验技术方面进行了详细的研究和分析。并参照微分干涉仪成像原理,提出一种使用双频光栅用于透射显微镜的相移信息分离新方法。2.发展了透射X射线泽尼克相衬显微实验方法学。本文通过借鉴电子显微镜样品处理和软X射线细胞成像方法,探索了适合硬X射线泽尼克相衬细胞显微成像的方法,并在北京同步辐射装置硬X射线泽尼克相衬显微镜上首次完成35微米大小真核细胞纳米分辨叁维成像。3.研究了花粉细胞纳米分辨叁维细胞器含量和分布情况。利用叁维重构片层准确的将水稻花粉的细胞壁、萌发孔、细胞核、液泡、油滴和线粒体等重要的亚细胞结构区分出来。统计并计算了花粉各细胞器的体积含量和相对表面积百分比,其中油滴所占细胞体积百分比最高,达9.98%。液泡和细胞核各占总体积的3.54%和2.25%,线粒体所占体积约2.37%。从实验结果上为后续硬X射线细胞叁维成像摸索出一条有效的实验技术。4.开拓了 X射线光栅相位衬度成像的水果无损检测应用。大量的科学研究渴望利用X射线光栅相位衬度成像在医学诊断中做出重大突破,然而由于目前X射线光栅相位衬度成像对人体造成的辐射损伤超出可接受范围,使得这一应用处于瓶颈之中。本文对圣女果和梅干开展实验研究。通过对不同品种和状态水果开展成像实验,证实了 X射线光栅干涉仪对各组织密度差异较小的水果样品成像有明显的优势。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-06-13）
冯大敏[9]（2017）在《基于X射线光栅相位衬度的小动物无损成像研究》一文中研究指出近年来,X射线光栅相位衬度成像成为当前X射线成像学界的研究热点,因其与传统X光源的高度兼容性而被认为是未来临床医学无损诊断的关键技术。与现有的X射线吸收衬度成像技术相比,相位衬度成像技术在对软组织等轻元素样品成像时具有不可替代的分辨能力,能够同时获得动物和人体的骨骼、器官等硬组织和软组织的高衬度、大视场、免造影的叁维结构成像。该技术在一次成像过程中,可以通过信息分离算法获得吸收衬度图像、相位衬度图像和散射衬度图像,叁者各有特色,又相互补充,获取的信息量远超过传统医用X射线CT装置,因此在癌症早期防治、免造影诊断、动物无损研究等方面具有重要的科研价值和潜在的应用前景。本论文利用中国科学技术大学国家同步辐射实验室的一个基于几何投影的X射线光栅相位衬度成像实验平台,开展小动物的无损成像研究。基于该平台,本论文主要开展了以下两方面的工作:1.基于X射线光栅相位衬度的小鼠肺部无损成像研究肺癌是临床死亡率最高的恶性肿瘤之一,寻找更为有效的早期诊断手段成为治疗肺癌等恶性肿瘤的迫切要求。我们利用基于几何投影的X射线相位衬度成像技术,对植有黑色素瘤的小鼠肺部进行无损成像研究,在X射线相位衬度成像应用于肺癌早期诊断方面进行了有益的尝试。实验结果显示:在植有黑色素瘤癌变的小鼠肺部样品的相位衬度图像中,不但观察到了表面凸起的黑色素瘤,而且还展示了其内部癌变组织的丰富细节,并且其衬噪比高于正常肺部。上述研究证明了利用光栅相位衬度成像实现肺癌早期检测的可能性,在肺癌早期诊断方面具有成像快、清晰等独特优势。2.基于X射线光栅相位衬度的鲫鱼无损成像研究探究常用鱼类的结构对于确保食品安全和人体健康具有非常重要的意义。我们基于几何投影的X射线光栅相位衬度成像技术,无损研究活体鲫鱼的鱼体结构,利用福尔马林溶液处理样品,发现成像结果清楚地显示出鱼肠软组织的结构。这是第一次利用常规X射线光源的光栅相位衬度成像技术观察到鱼肠软组织。我们还发现,经福尔马林溶液处理鲫鱼样品的吸收衬度图像、相位衬度图像和散射衬度图像的衬噪比均优于新鲜鲫鱼样品,表明这种样品处理方法可以作为X射线光栅相位衬度成像无损检测实验样品处理方法的重要参考。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-05-26）
邵其刚[10]（2017）在《X射线相位衬度成像技术与方法研究》一文中研究指出在硬X射线波段,低原子序数的元素相移截面比吸收截面大至少两个数量级,因此利用相衬成像机制对软组织等轻元素组成的样品成像有可能获得更高的图像衬度以及更高的探测灵敏度。对于弱吸收样品,相比传统的X射线吸收衬度成像,相位衬度具有更高的灵敏度,可以更好的反映物体内部的结构信息。因此,这种新的成像方法在生物医学、材料科学、无损检测等领域具有巨大的应用前景。随着X射线成像技术的不断发展,X射线相位衬度成像作为一种新的成像手段得到了长足的发展,涌现了许多成像方法。大体可以分为以下叁类:第一种是基于干涉的成像,其中相移被转换成干涉强度。荷兰物理学家Zernike于1934年发明的相衬显微镜以及基于晶体干涉仪的成像方法可以归于这类方法;第二种是基于角度滤波的成像,其中相移的一阶导数被转换为强度。波兰物理学家Nomarski于1952年发明的微分干涉对比显微镜、衍射增强成像、基于光栅的成像和基于散斑的成像可归于此方法。基于角度滤波的成像通常被称为微分相衬成像;第叁种是基于相位传播的成像,其中相位的二阶导数被转换为强度。基于相位传播的成像和离焦显微镜可归于此方法。X射线泽尼克相衬显微镜技术是在全场透射X射线显微镜(TXM)中引入相移环,相移环位于物镜波带片后焦面使样品直通光产生π/2或3π/2的相移,进而与样品衍射光在探测器上发生干涉将相位信息转换为强度信息被探测器探测到。X射线泽尼克相衬显微成像技术直接将相位信息转换为强度信息,有很高的灵敏度,而且利用X射线全场透射显微镜高强的分辨本领,是一种高分辨率高衬度的成像方法。因此其在细胞,生物组织以及有机材料成像中有着广泛的应用。在X射线投影成像领域,X射线泰保-劳(Talbot-Lau)光栅干涉仪的引入,使X射线相位衬度成像技术从同步辐射光源扩展到了常规光源,这一方法可以同时获得衰减、相衬和散射叁种信息,但是这一技术对相干性有着较高的需求,要求光栅周期小,而X射线能量高要求光栅刻线足够高来满足一定得衍射效率。这种大高宽比的光栅制作困难,而且难以实现大视场、高能量成像。基于投影条纹的X射线光栅相衬成像方法对相干性要求低,光栅周期变大后可以降低光栅的制造难度,有望获得更大的成像视场以及更高的成像能量。本论文主要内容概括如下:搭建原理实验平台,介绍实验平台调节流程,介绍实验操作流程。讨论数据采集和处理方法,并利用Matlab-GUI编写数据处理软件。分析影响合肥实验平台成像质量的因素:光源强度的漂移,会影响位移曲线,进而影响信息分离的结果;机械系统的不稳定,会造成光栅之间的漂移,进而导致CT重建图像中出现严重的环型伪影。对此,完成了对光源漂移的校正,提出了图像匹配的方法,来找到与样品图像同一位置的背景图像,提高成像质量。通过实验分析验证了实验平台的可行性,证明了成像方法的正确性。结合实验结果,讨论实验平台的成像性能,分析影响装置灵敏度的因素,为以后的实验和装置的优化升级提供支持。讨论了一种利用X射线泽尼克相位衬度成像技术来进行元素分辨的方法。与常规吸收衬度的元素分辨方法相同,该方法利用金属元素X射线复折射率的实部减小量在吸收边附近的突变,应用X射线泽尼克相衬成像技术在目标元素的吸收边前后对样品分别成像,然后对得到的两张图像相减,即可得到目标元素的分布。通过对该方法的数值模拟,证明了方法的正确性。分析入射光子数与图像信噪比的关系,经过比较,得出X射线泽尼克相衬元素分辨方法比传统的吸收衬度元素分辨方法有更高的光子利用率。本文的主要内容包含以下六个部分:1.概述X射线相位衬度成像技术;2.详细介绍合肥实验平台的研制;3.详细介绍实验数据处理和校正的方法;4.分析影响成像质量的因素;5.讨论利用泽尼克相衬成像的X射线元素分辨方法;6.最后对本文进行总结和展望。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-05-20）
相位衬度论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
熔盐堆是第四代先进核能系统的候选堆型之一。除了传统的液态燃料熔盐堆之外,美国、中国的研发人员还提出了固态燃料熔盐堆的设计。固态燃料熔盐堆采用基于TRISO(Tristructural isotropic)颗粒的燃料元件,近年来正逐渐受到各国的关注。其燃料元件可以采用不同的设计,如球形、燃料棒及板型等。TRISO颗粒由燃料核芯(铀和钍的氧化物、碳化物等)和四个不同材质的包覆层组成。四个包覆层由内而外分别是缓冲层,内致密热解碳层,碳化硅层和外致密热解碳层。包覆层的结构完整程度是有效约束放射性裂变产物释放、确保燃料安全的重要因素。合适的包覆层厚度以及完整的内部结构可以有效地降低燃料的失效概率,从而保证反应堆的安全高效运行。因此,包覆层的厚度是TRISO包覆颗粒燃料制备过程中重要的质量控制参数。金相法是最常用的测量包覆层厚度的方法。但这种方法受到金相制样的限制,只能获得某一剖面的厚度信息。与金相法相比,X射线成像法可以对包覆颗粒进行无损检测,且可以通过变换观测角度得到更加全面的包覆层厚度信息。另一方面,对于有制造缺陷或运行过程中产生破损的TRISO颗粒,目前缺乏有效的检测手段。本工作采用X射线相位衬度成像利用X射线穿过不同材料边界时急剧的相位变化,对TRISO颗粒内部的各类边缘诸如包覆层边界,破损边缘做清晰的成像。在此基础上的开展的两项研究内容分别为:(1)提出TRISO包覆燃料颗粒包覆层厚度的自适应算法,并完成了厚度计算程序;(2)利用监督字典学习算法,建立了 TRISO燃料颗粒缺陷及破损的分析算法和程序。现有的对TRISO厚度进行无损计算的方法可以归纳为叁个步骤,分别是图像去噪,边缘提取和厚度计算。然而现有的方法中对去噪算法优劣的关注不够,边缘提取的自动化程度较低,消耗的人力大,计算速度较慢。因而本研究针对现有的方法存在的一些弊端做了以下改进:1.使用全局差分降噪算法(total variation denoising algorithm)去噪,该算法具有较高的边缘敏感程度,可以在滤除背景噪声的同时较完整地保留边缘信息;使用衬度噪声比CNR(contrast to noise ratio)做去噪图像做量化,从而优化该算法中的参数,最大可能地防止边缘信息流失;2.使用自适应Canny算子做自动边缘提取,使传统Canny算子中的两个重要参数,滤波器宽度和非边界比例系数达到自适应化,从而可以自动计算出边缘探测的阈值,减少人力投入,提高边缘探测的准确程度;3.使用最小二乘法做圆心定位等,最终计算厚度的平均值和方差,使用单因素方差分析对无损方法和金相显微镜法计算得出的平均厚度做统计分析,探究两种方法在测量结果上是否存在显着差异;利用计算的方差信息分析包覆颗粒的厚度均匀性;最终证明,该方法经证明可以产生与金相显微镜法相当的结果,厚度方差较大的颗粒其包覆均匀程度较差;目前分析包覆颗粒的破损情况主要是基于有限元模型的模拟方法,尚未找到利用机器学习方法进行破损识别的例子。本研究将机器学习方法用于颗粒的破损检测中。主要工作如下:1.使用大津法将图像上的颗粒单个分割开来,大津法根据图像灰度直方图计算出基于某个阈值划分的类间方差,并通过最大化类间方差求得最终的优化阈值。使用该阈值将图像中的像素点分成两类,从而可以将图像转换成二值图像。在此基础上,利用二值化图像中像素点的连通情况确定各颗粒的位置信息,最终将各颗粒提取分离开来;2.使用 HOG(histogram of oriented gradient algorithm)和 LBP-HF(local binary pattern histogram Fourier)两个描述子对颗粒做特征提取。其中前者对光照和图像衬度的变化具有较强的鲁棒性,能将图像中的方向梯度直方图作为图像的特征进行描述,有效捕获图像边缘;后者则具有图像旋转不变性,它是局部二值化图案特征描述子的修正版,将均匀(uniform)局部二值化图案直方图的傅立叶变化作为最终的特征向量,更好地描述图像中的各像素点与周围像素点的差异,即纹理信息;使用典型关联法将HOG特征和LBP-HF特征做特征融合,使混合特征同时具备两种特征描述子的优点,从而可以更好地将破损颗粒和完好颗粒区分开来;3.结合监督字典学习(labelconsistentK-SVD,LCK-SVD)将捕获的图像特征作训练,生成一本字典用于其他颗粒特征的稀疏表达;由于LCK-SVD对字典学习的目标函数做了修正,利用训练集的标签信息加强特征的稀疏表达,并引入了分类器的参数进行优化,因而可以实现稀疏编码与自动识别。识别率达到83.1%;4.本次实验目的为实现各类颗粒的识别,引入四种破损类型,包括核芯迁移,OPyC层缺失,缓冲层不均匀以及包覆层破碎等。识别的结果不仅可以区分完好颗粒与破损颗粒,也可以区分各种破损类型。自动识别颗粒内部破损结构有助于分析燃料的失效概率,该识别方法也可以用于其他的破损分类。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
相位衬度论文参考文献
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