基于全方向X射线散射的成像系统、方法、装置及设备

技术领域

本公开涉及X射线成像技术领域，尤其涉及一种基于全方向X射线散射的成像系统、方法、装置及设备、介质和程序产品。

背景技术

相关技术，为获取与被测样品相关的散射信息，向被测样品发射X射线，同时对两个线性吸收光栅之一在至少一个周期内进行步进。在每个步进步骤，探测器接收经被测样品调制的X射线，并转化为电信号。经过至少一个周期的步进，可以将探测器上每个像素点处的X射线光强表示为一个光强曲线。根据探测器上每个像素点处的光强曲线与不存在被测样品情况下的光强曲线的对比度，计算得到每个像素的散射角分布的二阶矩。在旋转被测样品，多个角度采集被测样品的散射图像后，可以根据CT重建算法得到被测样品的三维散射信息图像。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：现有散射成像系统，为获取与被测样品相关的多方向的散射信息图像，必须引入被测样品或成像系统中其它的光学元件的旋转，操作复杂且效率较低。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种基于全方向X射线散射的成像系统、方法、装置及设备、介质和程序产品。

根据本公开的第一个方面，提供了一种基于全方向X射线散射的成像系统，包括：

出光单元，用于生成X光束；

调制光栅，用于对上述X光束进行调制，得到光栅调制光束，其中，上述调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个上述光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数；

样品单元，用于利用被测样品对上述光栅调制光束的强度和相位进行调制，得到样品调制光束；

探测器，用于接收上述样品调制光束和上述光栅调制光束，得到与上述样品调制光束对应的第一调制图像和与上述光栅调制光束对应的第二调制图像。

根据本公开的实施例，上述光栅元胞包括刻蚀区域和非刻蚀区域，上述刻蚀区域和上述非刻蚀区域之间的排列方式包括等距排列和非等距排列。

根据本公开的实施例，上述非等距排列方式包括以下任意一种：上述刻蚀区域和上述非刻蚀区域按照波带片方式进行排列；上述刻蚀区域为预设形状的孔，上述非刻蚀区域分布在上述预设形状的孔的四周。

根据本公开的实施例，上述刻蚀区域的形状和上述非刻蚀区域的形状包括以下任意一种：圆形、正方形和正六边形。

根据本公开的实施例，上述光栅元胞的结构包括以下任意一种：等距圆环、等距正方形环、等距正六边形环、波带片式圆环、波带片式正方形环、波带片式正六边形环、圆孔、正方形孔和正六边形孔。

根据本公开的实施例，在上述刻蚀区域的形状和上述非刻蚀区域的形状均为圆形的情况下，针对上述刻蚀区域和上述非刻蚀区域中的任意一个区域，上述区域的边界为到上述光栅元胞中心的二次范数距离相等的点的集合，上述二次范数距离表征根据二次范数公式计算得到的两点之间的距离；

在上述刻蚀区域的形状和上述非刻蚀区域的形状均为正方形或均为正六边形的情况下，针对上述刻蚀区域和上述非刻蚀区域中的任意一个区域，上述区域的边界为到上述光栅元胞中心的无穷范数距离相等的点的集合，上述无穷范数距离表征根据无穷次范数公式计算得到的两点之间的距离。

根据本公开的实施例，在上述X光束的光子能量大于等于百级千电子伏特的情况下，上述调制光栅的材料为重金属材料；在上述X光束的能量小于百级千电子伏特的情况下，上述调制光栅的材料为硅或有机聚合物。

根据本公开的实施例，上述出光单元还包括：

源光栅，用于调整上述X光束的相干性，得到相干性增强的X光束。

根据本公开的实施例，上述源光栅包括N个互为全等的光栅孔，上述N个互为全等的光栅孔在上述源光栅上的排列方式与上述M个互为全等的光栅元胞在上述调制光栅上的排列方式相匹配。

根据本公开的实施例，M个上述光栅元胞在上述调制光栅中的排列周期P和M个上述光栅元胞在上述第二调制图像中分别成的像的排列周期P′之间的关系符合如下公式(一)，

其中，l表征上述源光栅和上述调制光栅之间的距离，d表征上述调制光栅和上述探测器之间的距离，η表征与上述调制光栅的相移属性相关的相移参数。

根据本公开的实施例，上述光栅元胞的上述非刻蚀区域和上述非刻蚀区域的排列周期p和上述光栅元胞包括的上述非刻蚀区域和上述非刻蚀区域在上述第二调制图像中分别成的像的排列周期p′之间的关系符合如下公式(二)：

根据本公开的实施例，相邻两个上述光栅孔的中心之间的距离可以根据如下公式(三)计算得到：

其中，上述p

根据本公开的实施例，上述探测器包括电荷积分探测器和光子计数探测器。

本公开的第二方面提供了一种基于全方向X射线散射的成像方法，包括：

获取第一调制图像和第二调制图像，其中，上述第一调制图像表征依次经过调制光栅和被测样品调制后生成的图像，上述第二调制图像表征经过上述的调制光栅调制后生成的图像，上述调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个上述光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数；

根据上述第一调制图像和上述第二调制图像，得到与上述被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息；

根据上述吸收信息、上述折射信息和上述散射信息，生成与上述吸收信息对应的吸收图像、与上述折射信息对应的折射图像和与上述散射信息对应的散射图像。

根据本公开的实施例，上述根据上述第一调制图像和上述第二调制图像，得到与上述被测样品对应的吸收信息包括：

针对上述第一调制图像中的多个第一元胞成像区域中的每个第一元胞成像区域，计算上述第一元胞成像区域包括的多个像素的像素平均值，得到第一像素平均值，其中，上述第一元胞成像区域表征上述第一调制图像中与上述调制光栅中的光栅元胞对应的成像区域；

针对上述第二调制图像中的多个第二元胞成像区域中的每个第二元胞成像区域，计算上述第二元胞成像区域包括的多个像素的像素平均值，得到第二像素平均值，其中，上述第二元胞成像区域表征上述第二调制图像中与上述调制光栅中的光栅元胞对应的成像区域；

将上述第一像素平均值除以上述第二像素平均值，得到与上述第一元胞成像区域对应的吸收信息，其中，上述第一元胞成像区域和上述第二元胞成像区域与上述调制光栅中的同一个光栅元胞相对应。

根据本公开的实施例，上述根据上述第一调制图像和上述第二调制图像，得到与上述被测样品对应的折射信息包括：

利用希尔伯特算法对上述第一元胞成像区域和上述第二元胞成像区域进行处理，得到与上述第一元胞成像区域中的每个像素分别对应的相位差，得到多个相位差，其中，上述相位差表征上述第一元胞成像区域和上述第二元胞成像区域的同一个像素位置处的相位差值；

根据上述相位差和上述第一元胞成像区域的像素位置之间的关系对多个上述相位差进行拟合，得到上述第一元胞成像区域和上述第二元胞成像区域间的相对位移；

根据上述相对位移，得到与上述第一元胞成像区域对应的折射信息。

根据本公开的实施例，上述相对位移包括沿x轴方向的相对位移和沿y轴方向的相对位移，上述根据上述相位差和上述第一元胞成像区域的像素位置之间的关系对多个上述相位差进行拟合，得到上述第一元胞成像区域和上述第二元胞成像区域间的相对位移包括根据如下公式(四)计算得到上述第一元胞成像区域和上述第二元胞成像区域间的相对位移：

其中，x

根据本公开的实施例，上述根据上述第一调制图像和上述第二调制图像，得到与上述被测样品对应的散射信息包括：

针对上述第一调制图像中的多个第一元胞成像区域中的每个第一元胞成像区域，对上述第一元胞成像区域包括的预设散射方向的一维信息进行傅里叶变换，得到第一预设阶系数和第一零阶系数；

针对上述第二调制图像中的多个第二元胞成像区域中的每个第二元胞成像区域，对上述第二元胞成像区域包括的上述预设散射方向的一维信息进行傅里叶变换，得到第二预设阶系数和第二零阶系数；

根据上述第一预设阶系数、第一零阶系数、第二预设阶系数和第二零阶系数得到与上述第一元胞成像区域对应的散射信息。

根据本公开的实施例，上述根据上述第一预设阶系数、第一零阶系数、第二预设阶系数和第二零阶系数得到与上述第一元胞成像区域对应的散射信息包括根据如下公式(五)得到与上述第一元胞成像区域对应的散射信息：

其中，上述C

本公开的第三方面提供了一种基于全方向X射线散射的成像装置，包括：

获取模块，用于获取第一调制图像和第二调制图像，其中，上述第一调制图像表征依次经过调制光栅和被测样品调制后生成的图像，上述第二调制图像表征经过上述的调制光栅调制后生成的图像，上述调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个上述光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数；

得到模块，用于根据上述第一调制图像和上述第二调制图像，得到与上述被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息；

生成模块，用于根据上述吸收信息、上述折射信息和上述散射信息，生成与上述吸收信息对应的吸收图像、与上述折射信息对应的折射图像和与上述散射信息对应的散射图像。

本公开的第四方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述方法。

本公开的第五方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述方法。

本公开的第六方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

根据本公开的实施例，由于本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统包括调制光栅，调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，使得本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统得到的与样品调制光束对应的第一调制图像和第二调制图像包括与被测样品相关的两个正交方向的微分相位信号，使得在不对被测样品或成像系统中其它的光学元件进行旋转的情况下，根据第一调制图像和第二调制图像可以得到与被测样品对应的吸收图像、折射图像和散射图像，检测被测样品的操作较简单，提高检测被测样品的效率。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的基于全方向X射线散射的成像系统；

图2示意性示出了根据本公开实施例的等距圆环结构的光栅元胞的二值图的示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的调制光栅的示意图；

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的基于全方向X射线散射的成像系统；

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的调制光栅及第二调制图像的示意图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的基于全方向X射线散射的成像方法的流程图；

图7示意性示出了根据本公开实施例的调制图像的示意图；

图8示意性示出了根据本公开另一实施例的第二调制图像的示意图；

图9示意性了根据本公开另一实施例的第二调制图像的示意图；

图10示意性示出了根据本公开实施例的吸收图像和散射图像的示意图；

图11示意性示出了根据本公开实施例的每个通道的散射图像的示意图；

图12示意性示出了根据本公开实施例的元胞光强分布图以及元胞光强分布频谱图；

图13示意性示出了根据本公开实施例的基于全方向X射线散射的成像装置的结构框图；以及

图14示意性示出了根据本公开实施例的适于实现基于全方向X射线散射的成像方法的电子设备的方框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

在本公开的技术方案中，所涉及的数据(如包括但不限于用户个人信息)的收集、存储、使用、加工、传输、提供、公开和应用等处理，均符合相关法律法规的规定，采取了必要保密措施，且不违背公序良俗。

现有散射成像成像系统都基于线性光栅设计，只能同时获取垂直于线性光栅刻蚀线方向的散射信息，是单一方向的散射成像技术，因此，现有散射成像系统，为获取与被测样品相关的多方向的散射信息图像，必须引入被测样品或成像系统中其它的光学元件的旋转，操作复杂且效率较低。

为了至少部分地解决相关技术中存在的技术问题，本公开的实施例提供了一种基于全方向X射线散射的成像系统、方法、装置及设备，可以应用于X射线成像技术领域。

图1示意性示出了根据本公开实施例的基于全方向X射线散射的成像系统。

如图1所示，基于全方向X射线散射的成像系统100包括出光单元110、调制光栅120、样品单元、和探测器140。

出光单元110，用于生成X光束。

调制光栅120，用于对X光束进行调制，得到光栅调制光束，其中，调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数。

样品单元，用于利用被测样品130对光栅调制光束进行调制，得到样品调制光束。

探测器140，用于接收样品调制光束和光栅调制光束，得到与样品调制光束对应的第一调制图像和与光栅调制光束对应的第二调制图像。

根据本公开的实施例，出光单元110可以由二维独立的X光源阵列组成，且各个独立的X光源阵列发射的X光束之间可以无相干性。

根据本公开的实施例，调制光栅120可以对X光束的强度进行调制，或者对X光束的相位进行调制，或者同时对X光束的强度和相位进行调制。

根据本公开的实施例，调制光栅120可以改变X光束的相位，相位改变量例如可以为+π、-π、+π/2或-π/2。

根据本公开的实施例，M个互为全等的光栅元胞周期性排列于调制光栅120上。

根据本公开的实施例，调制光栅120可以由M个互为全等的光栅元胞周期性密铺而成。

根据本公开的实施例，可以先确定包围光栅元胞的正方形，然后将正方形的边长作为光栅元胞在调制光栅上的排列周期，使多个光栅元胞可以在调制光栅120上进行周期性的正方形密铺。

根据本公开的实施例，可以将一个光栅元胞作为调制光栅120的中心位置处的中心光栅元胞，将除中心光栅元胞以外的光栅元胞环绕中心光栅元胞排列于调制光栅120上，使多个光栅元胞可以在调制光栅120上进行周期性的环形密铺。

根据本公开的实施例，M可以根据实际业务情况进行选择，在此不做限定。例如，M可以为2000、2500、3700或6000等。

根据本公开的实施例，由于本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统包括调制光栅，调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，使得本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统得到的与样品调制光束对应的第一调制图像和第二调制图像包括与被测样品相关的两个正交方向的微分相位信号，使得在不对被测样品或成像系统中其它的光学元件进行旋转的情况下，根据第一调制图像和第二调制图像可以得到与被测样品对应的吸收图像、折射图像和散射图像，检测被测样品的操作较简单，提高检测被测样品的效率。

根据本公开的实施例，由于本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统包括调制光栅，调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，使得调制光栅的结构可以为多种形式，使得本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统可以基于多种结构的调制光栅对不同检测精度要求的被测样品进行检测，提高基于全方向X射线散射的成像系统的实际适用性。

根据本公开的实施例，在X光束的光子能量大于等于百级千电子伏特的情况下，调制光栅的材料为重金属材料；在X光束的能量小于百级千电子伏特的情况下，调制光栅的材料为硅或有机聚合物。

根据本公开的实施例，重金属材料可以根据实际业务情况进行选择，在此不作限定。例如，重金属材料可以为金或镍。

根据本公开的实施例，在X光束的光子能量大于等于百级千电子伏特(keV，kiloelectron Volt)的情况下，X光束的光子能量较高，调制光栅的材料可以为重金属材料，以减小调制光栅的厚度，从而减少调制光栅对X光束的能量的吸收。在X光束的能量小于百级千电子伏特的情况下，X光束的光子能量较低，调制光栅的材料可以为硅或有机聚合物，即调制光栅的材料为对X光束的能量吸收较少的材料，以减少调制光栅对X光束的能量的吸收。

根据本公开的实施例，在使X光束的相位相移±π或±π/2的情况下，调制光栅的材料例如可以为金或镍，以减小调制光栅的厚度，从而减少调制光栅对X光束的能量的吸收。

根据本公开的实施例，例如，在X光束的光子能量大于等于200keV的情况下，调制光栅的材料可以为镍。在X光束的光子能量小于200keV的情况下，调制光栅的材料可以为硅。

根据本公开的实施例，探测器包括电荷积分探测器和光子计数探测器。

根据本公开的实施例，电荷积分探测器例如可以为单光子灵敏的电荷积分探测器，由于电荷积分探测器应用了电荷共享效应，可以提高电荷积分探测器能够探测的空间分辨率。

根据本公开的实施例，电荷积分探测器可以为高分辨率探测器。可以根据光栅元胞包括的非刻蚀区域和非刻蚀区域在第二调制图像中分别成的像的排列周期，确定电荷积分探测器的分辨率。

根据本公开的实施例，例如，电荷积分探测器的分辨率可以小于光栅元胞包括的非刻蚀区域和非刻蚀区域在第二调制图像中分别成的像的排列周期的一半。

根据本公开的实施例，光栅元胞包括周期性交替排列的刻蚀区域和非刻蚀区域，刻蚀区域和非刻蚀区域之间的排列方式包括等距排列和非等距排列。

根据本公开的实施例，光栅元胞包括的刻蚀区域和非刻蚀区域对X光束有不同的相移和吸收特性。

根据本公开的实施例，在光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域之间的排列方式为等距排列的情况下，可以根据第一调制图像和第二调制图像得到与待测样品相关的单一阶的傅里叶谱，根据单一阶的傅里叶谱可以得到与单一尺度的待测样品相关的且精确度较高的敞射信息，使得本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统可以实现对精度要求较高的待测样品进行测量。

根据本公开的实施例，在光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域之间的排列方式为等非距排列的情况下，可以根据第一调制图像和第二调制图像，得到与待测样品相关的多阶的傅里叶谱，在待测样品的尺度变化较大的情况下，根据多阶的傅里叶谱可以得到与不同尺度的待测样品分别相关的散射信息，使得本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统可以对尺度变化较大的多个待测样品分别进行测量，提高本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统的实际的实用性。

根据本公开的实施例，光栅元胞包括的刻蚀区域和非刻蚀区域之间不交并。可以用D表征光栅元胞，用E表征光栅元胞的非刻蚀区域，用N表征光栅元胞的刻蚀区域，则D＝E+N。由此，可以根据公式(1)和公式(2)将光栅元胞的元胞域映射到一个二值图上。其中，元胞域表征一平面上包括元胞中心的有限闭集

B：D→{0，1}(1)

其中，B表征光栅元胞的二值图，D表征光栅元胞域，r表征光栅元胞中的任一点到光栅元胞中心的距离。

根据本公开的实施例，根据公式(1)和(2)可知，在光栅元胞的二值图中，可以用0表征光栅元胞的非刻蚀区域内的任一点，用1表征光栅元胞的刻蚀区域内的任一点。

根据本公开的实施例，光栅元胞的刻蚀线封闭且层层嵌套，可以根据如下公式(3)和公式(4)得到光栅元胞的具体结构。

E＝{r∈D|d(0，r)∈C}(3)

其中，C表征非负实数的子集，

根据本公开的实施例，在光栅元胞的结构为中心对称结构的情况下，需要保障光栅元胞的刻蚀线中心对称，即d(0，r)＝d(0，-r)。还可以根据公式(5)和公式(6)得到中心对称的光栅元胞的具体结构。

B：D→{0，1}(5)

图2示意性示出了根据本公开实施例的等距圆环结构的光栅元胞的二值图的示意图。

根据本公开的实施例，针对如图2所示的等距圆环结构的光栅元胞，可以根据公式(7)确定等距圆环结构的光栅元胞的区域范围，根据公式(8)确定与等距圆环结构的光栅元胞对应的非负实数的子集，d可以为二维欧式度量。

D＝[-4，4]×[-4，4](7)

其中，公式(7)表征等距圆环结构的光栅元胞的区域范围为沿x方向从-4到4以及沿y方向从-4到4。

根据本公开的实施例，根据二维欧式度量d和公式(8)可以确定等距圆环结构的光栅元胞的非刻蚀区域中的任意一点到光栅元胞中心的距离需要大于等于0小于等于1或大于等于2小于等于3或大于等于4小于等于

根据本公开的实施例，如图2所示的等距圆环结构的光栅元胞可以正方形密铺于调制光栅上。

根据本公开的实施例，非等距排列方式包括以下任意一种：刻蚀区域和非刻蚀区域按照波带片方式进行排列；刻蚀区域为预设形状的孔，非刻蚀区域分布在预设形状的孔的四周。

根据本公开的实施例，非等距排列方式还可以包括：非刻蚀区域的形状为预设形状，刻蚀区域分布在非刻蚀区域的四周。

根据本公开的实施例，预设形状可以根据实际业务情况进行选择，在此不作限定。例如，预设形状可以为圆形、正方向或正六边形。

根据本公开的实施例，刻蚀区域的形状和非刻蚀区域的形状包括以下任意一种：圆形、正方形和正六边形。

根据本公开的实施例，光栅元胞的结构包括以下任意一种：等距圆环、等距正方形环、等距正六边形环、波带片式圆环、波带片式正方形环、波带片式正六边形环、圆孔、正方形孔和正六边形孔。

图3示意性示出了根据本公开实施例的调制光栅的示意图。

如图3所示，调制光栅311的光栅元胞的结构和调制光栅313的光栅元胞的结构均为等距圆环，调制光栅312的光栅元胞的结构为等距正方形环以及调制光栅314的光栅元胞的结构为等距正六边形环。

如图3所示，调制光栅311包括的多个光栅元胞正方形密铺于调制光栅311上。调制光栅312包括的多个光栅元胞正方形密铺于调制光栅312上。调制光栅313包括的多个光栅元胞环形密铺于调制光栅313上。调制光栅314的光栅元胞环形密铺于调制光栅314上。

如图3所示，调制光栅321的光栅元胞的结构和调制光栅323的光栅元胞的结构均为波带片式圆环，调制光栅322的光栅元胞的结构为波带片式正方形环以及调制光栅324的光栅元胞的结构为波带片式正六边形环。

根据本公开的实施例，调制光栅321的光栅元胞正方形密铺于调制光栅321上。调制光栅322包括的多个光栅元胞正方形密铺于调制光栅322上。调制光栅323包括的多个光栅元胞环形密铺于调制光栅323上。调制光栅324的光栅元胞环形密铺于调制光栅324上。

根据本公开的实施例，波带片式圆环即为菲涅尔透镜形式的圆环，菲涅尔透镜形式下的条纹半径

如图3所示，调制光栅331的光栅元胞的结构和调制光栅333的光栅元胞的结构均为为圆孔，调制光栅332的光栅元胞的结构为正方形孔以及调制光栅334的光栅元胞的结构为正六边形孔。

根据本公开的实施例，调制光栅331的光栅元胞正方形密铺于调制光栅331上。调制光栅332包括的多个光栅元胞正方形密铺于调制光栅332上。调制光栅333包括的多个光栅元胞环形密铺于调制光栅333上。调制光栅334的光栅元胞环形密铺于调制光栅334上。

根据本公开实施例，为最大化填充率，可以将等距正六边形环或波带片式正六边形环周期性密铺于调制光栅上。

根据本公开的实施例，调制光栅311、调制光栅312、调制光栅313和调制光栅314包括的光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域之间的排列方式均为等距排列，在本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统包括这些调制光栅的情况下，本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统可以实现对精度要求较高的待测样品进行测量。

根据本公开的实施例，调制光栅321、调制光栅322、调制光栅323、调制光栅324、调制光栅331、调制光栅332、调制光栅333、调制光栅334包括的光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域之间的排列方式均为非等距排列，在本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统包括这些调制光栅的情况下，本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统可以对尺度变化较大的多个待测样品分别进行测量，提高本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像系统的实际的实用性。

根据本公开的实施例，可以将圆抽象为距二维平面上的预设点的欧式距离相等的点的集合，将欧式距离度量替换为其他度量(例如直角坐标下的无穷范数)，可得到调制光栅的光栅元胞的结构。

根据本公开的实施例，在刻蚀区域的形状和非刻蚀区域的形状均为圆形的情况下，针对刻蚀区域和非刻蚀区域中的任意一个区域，区域的边界为到光栅元胞中心的二次范数距离相等的点的集合，二次范数距离表征根据二次范数公式计算得到的两点之间的距离；

在刻蚀区域的形状和非刻蚀区域的形状均为正方形或均为正六边形的情况下，针对刻蚀区域和非刻蚀区域中的任意一个区域，区域的边界为到光栅元胞中心的无穷范数距离相等的点的集合，无穷范数距离表征根据无穷次范数公式计算得到的两点之间的距离。

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的基于全方向X射线散射的成像系统。

如图4所示，基于全方向X射线散射的成像系统400包括出光单元410、源光栅420、调制光栅430、样品单元、和探测器450。

出光单元410，用于生成X光束。源光栅420，用于调整X光束的相干性，得到相干性增强的X光束。

调制光栅430，用于对相干性增强的X光束进行调制，得到光栅调制光束，其中，调制光栅430包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数。

样品单元，用于利用被测样品440对光栅调制光束进行调制，得到样品调制光束。

图4中的样品单元与图1中的样品单元的结构与功能相似。探测器450与探测器140的结构与功能相似。

根据本公开的实施例，在基于全方向X射线散射的成像系统400包括源光栅420的情况下，X光束可以为非相干光束，源光栅420可以对非相干的X光束进行调节，得到相干性增强的X光束。

根据本公开的实施例，源光栅420包括N个互为全等的光栅孔，N个互为全等的光栅孔在源光栅上的排列方式与M个互为全等的光栅元胞在调制光栅上的排列方式相匹配。

根据本公开的实施例，例如，在M个光栅元胞在调制光栅430上的排列方式为网格排列的情况下，N个光栅孔在源光栅420上的排列方式为网格排列。在M个光栅元胞在调制光栅430上的排列方式为蜂窝状排列的情况下，N个光栅孔在源光栅420上的排列方式为蜂窝状排列。

根据本公开的实施例，光栅孔的形状可以根据实际业务情况进行选择，在此不作限定。例如，光栅孔的形状可以为正方形、圆形或正六边形等。

根据本公开的实施例，在光栅孔的形状为正方形的情况下，源光栅420可以为“马赛克”形式的吸收光栅。

根据本公开的实施例，源光栅420包括N个互为全等的光栅孔，N个互为全等的光栅孔在源光栅上的排列方式与M个互为全等的光栅元胞在调制光栅上的排列方式相匹配，可以保证X光束经过源光栅后，得到二维的相干性较强的X光束阵列。

根据本公开的实施例，M个光栅元胞在调制光栅中的排列周期P和M个光栅元胞在第二调制图像中分别成的像的排列周期P′之间的关系符合如下公式(一)，

其中，l表征出光单元和调制光栅之间的距离，d表征调制光栅和探测器之间的距离，η表征与调制光栅的相移属性相关的相移参数。

根据本公开的实施例，在基于全方向X射线散射的成像系统包括源光栅的情况下，l表征源光栅和调制光栅之间的距离。

根据本公开的实施例，在η＝1的情况下，表征调制光栅为π/2相移的调制光栅，此时，调制光栅可以对X光束的相位调节π/2。

根据本公开的实施例，在η＝2的情况下，表征调制光栅为π相移的调制光栅，此时，调制光栅可以对X光束的相位调节π。

根据本公开的实施例，分数泰伯(Fractional Talbot)效应指：波长为λ的平行光正入射一调制光栅，调制光栅包括的光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域的排列周期为p，在调制光栅的衍射空间中，显现出一系列光强分布对比度的极值点，其中，极值点与调制光栅之间的距离(m-阶的Talbot距离)满足公式(9)。

其中，Z

根据本公开的实施例，由公式(9)可知，为保证探测器能够对经过调制光栅调制相位后的X光束进行成像，探测器可以放置在距离调制光栅的预设阶Talbot距离处。该预设阶Talbot距离由入射X光束的光子能量和调制光栅包括的光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域的排列周期为p决定。

根据本公开的实施例，在确定调制光栅包括的光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域的排列周期p、调制光栅的相移属性以及X光束的光子能量的强弱后，可以根据公式(9)计算得到探测器距离调制光栅的距离d，可以将公式(9)计算得到的Z

根据本公开的实施例，光栅元胞的非刻蚀区域和非刻蚀区域的排列周期p和光栅元胞包括的非刻蚀区域和非刻蚀区域在第二调制图像中分别成的像的排列周期p′之间的关系符合如下公式(二)：

根据本公开的实施例，可以利用公式(一)得到P′的和公式(二)得到的p′，确定光栅元胞在第一调制图像中成的像的范围的大小及像的中心位置。

根据本公开的实施例，由于探测器的分辨率小于p′/2，因此，在根据公式(二)计算得到p′后，可以将p′/2作为购买探测器的标准，即购买分辨率小于p′/2的探测器。

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的调制光栅及第二调制图像的示意图。

如图5(a)所示，调制光栅的光栅元胞的结构为等距圆环，调制光栅包括的多个光栅元胞正方形密铺于调制光栅上。

如图5(a)所示，可以将包围光栅元胞的正方形的边长作为多个光栅元胞在调制光栅中的排列周期P，将光栅元胞的刻蚀区域所在的相邻圆环之间的距离作为光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域的排列周期p。

如图5(b)所示，X光束经调制光栅后在探测器上成的像为第二调制图像。调制光栅的光栅元胞包括的非刻蚀区域和非刻蚀区域在第二调制图像中分别成的像的排列周期为p′，调制光栅包括的多个光栅元胞在第二调制图像中分别成的像的排列周期为P′。

根据本公开的实施例，相邻两个光栅孔的中心之间的距离可以根据如下公式(三)计算得到：

其中，p

根据本公开的实施例，可以根据公式(三)得到相邻两个光栅孔的中心之间的距离，使得源光栅与调制光栅各自包括的多个光栅元胞的排列周期相匹配。

根据本公开的实施例，在调制光栅的光栅元胞的结构为非距圆环的情况下，可以先计算光栅元胞包括的刻蚀区域所在的多个圆环以及光栅元胞包括的非刻蚀区域所在的多个圆环的圆环宽度的平均值，然后将该平均值作为光栅元胞的刻蚀区域和非刻蚀区域的排列周期p。

图6示意性示出了根据本公开实施例的基于全方向X射线散射的成像方法的流程图。

如图6所示，该实施例的基于全方向X射线散射的成像方法包括操作S610～操作S630。

在操作S610，获取第一调制图像和第二调制图像，其中，第一调制图像表征依次经过调制光栅和被测样品调制后生成的图像，第二调制图像表征经过的调制光栅调制后生成的图像，调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数。

在操作S620，根据第一调制图像和第二调制图像，得到与被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息。

在操作S630，根据吸收信息、折射信息和散射信息，生成与吸收信息对应的吸收图像、与折射信息对应的折射图像和与散射信息对应的散射图像。

根据本公开的实施例，可以利用如图1所示的基于全方向X射线散射的成像系统100获取与被测样品相关的第一调制图像和第二调制图像。

根据本公开的实施例，例如，调制光栅可以为调制光栅311、调制光栅312、调制光栅313、调制光栅314、调制光栅321、调制光栅322、调制光栅323、调制光栅324、调制光栅331、调制光栅332、调制光栅333和调制光栅334中的任意一个。

根据本公开的实施例，吸收信息表征被测样品对经过该被测样品的X光束或相干性增强的X光束的吸收率。

根据本公开的实施例，折射信息还可以被称为相衬信息。

根据本公开的实施例，折射信息表征，在第一调制图像中的第一元胞成像区域的中心和第二调制图像中与第一元胞成像区域对应的第二元胞成像区域的中心相比的情况下，第一元胞成像区域的中心在图像水平方向(x方向)和垂直方向(y方向)上的位移。其中，第一元胞成像区域表征第一调制图像中与调制光栅中的光栅元胞对应的成像区域。第二元胞成像区域表征第二调制图像中与调制光栅中的光栅元胞对应的成像区域。

根据本公开的实施例，散射信息表征与被测样品对应的微光结构的定量信息。

根据本公开的实施例，由于调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数，在获取依次经过调制光栅和被测样品调制后生成的第一相位调及经过的调制光栅调制后生成的第二调制图像后，可以得到与样品调制光束对应的第一调制图像和第二调制图像包括与被测样品相关的两个正交方向的微分相位信号，进而根据第一调制图像和第二调制图像包括的与被测样品相关的两个正交方向的微分相位信号，生成与吸收信息对应的吸收图像、与折射信息对应的折射图像和与散射信息对应的全方向的散射图像，提高生成与吸收信息对应的各种图像的效率及精度。

图7示意性示出了根据本公开实施例的调制图像的示意图。

如图7所示，图7(a)可以为利用如图1所示的基于全方向X射线散射的成像系统100获取的与被测样品相关的第二调制图像。图7(b)可以为利用如图1所示的基于全方向X射线散射的成像系统100获取与被测样品相关的第一调制图像。图7(c)可以为图7(a)中的第二调制图像与图7(b)第一调制图像之间的光强分布差值图像。图7(a)、图7(b)以及图7(c)的尺寸可以均为712×1000px(像素，pixel)。

根据本公开的实施例，根据第一调制图像和第二调制图像，得到与被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息包括：

对第一调制图像中的多个第一元胞成像区域和第二调制图像中的多个第二元胞成像区域进行定位对齐，并确定与第一元胞成像区域对应的第一元胞成像区域中心和与第二元胞成像区域对应的第二元胞成像区域中心；

根据定位的第一元胞成像区域和第一元胞成像区域中心，确定第一调制图像中的多个第一元胞成像区域；

根据定位的第二元胞成像区域和第二元胞成像区域中心，确定第二调制图像中的多个第二元胞成像区域；

对多个第一元胞成像区域和多个第二元胞成像区域进行分析，得到与被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息。

图8示意性示出了根据本公开另一实施例的第二调制图像的示意图。

图8(a)为手动定位对齐前的第二调制图像。图8(b)为手动定位对齐后的第二调制图像。图8(a)中识别出来的第二元胞成像区域中心与实际的第二元胞成像区域中心相差较大。在将识别出来的第二元胞成像区域中心与实际的第二元胞成像区域中心进行手动定位对齐后，图8(b)中手动对齐的第二元胞成像区域中心与实际的第二元胞成像区域中心相差较小。

图9示意性了根据本公开另一实施例的第二调制图像的示意图。

如图9所示，在得到图8(b)中手动对齐的第二元胞成像区域中心后，可以根据寻找光强极大值的方法对手动对齐的第二元胞成像区域中心进行更细的自动定位。图9(a)为自动对齐前的第二调制图像。如图9(a)所示，在进行自动对齐前，第二元胞成像区域中心不在第二元胞成像区域的实际的中心。图9(b)为自动对齐后的第二调制图像。如图9(b)所示，在进行自动对齐后，第二元胞成像区域中心基本与在第二元胞成像区域的实际的中心重合。

根据本公开的实施例，对多个第一元胞成像区域和多个第二元胞成像区域进行分析，得到与被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息包括：对与多个第一元胞成像区域和多个第二元胞成像区域分别对应的不同散射方向的一维信号进行傅里叶分析，得到与多个第一元胞成像区域和多个第二元胞成像区域分别对应的傅里叶展开形式；根据与多个第一元胞成像区域和多个第二元胞成像区域分别对应的傅里叶展开形式，得到与被测样品对应的散射信息。

根据本公开的实施例，在确定光强分布的第二元胞成像区域中心的情况下，可以选择第二元胞成像区域中心周围的预设范围的有限像素的区域作为光强分布的第二元胞成像区域，并以有序整数对(n，m)作为第二元胞成像区域的索引，根据与每个第二元胞成像区域对应的索引，对每个第二元胞成像区域的光强分布展开为极坐标系下傅里叶展开的形式。

根据本公开的实施例，预设范围的有限像素的区域可以根据M个光栅元胞在第二调制图像中分别成的像的排列周期P′确定。预设范围可以小于等于P′。例如，预设范围可以为P′-0.1。

根据本公开的实施例，每个第二元胞成像区域的光强分布可以描述为公式(10)所示的极坐标系下傅里叶展开的形式。

其中，(ρ，θ)表征以第二元胞成像区域的中心为原点的极坐标系的极点位置，R

根据本公开的实施例，辐角θ可以根据实际情况进行选择，在此不做限定。例如，辐角θ可以为0°、45°、90°和-45°。

根据本公开的实施例，根据第一调制图像和第二调制图像，得到与被测样品对应的吸收信息包括：

针对第一调制图像中的多个第一元胞成像区域中的每个第一元胞成像区域，计算第一元胞成像区域包括的多个像素的像素平均值，得到第一像素平均值；

针对第二调制图像中的多个第二元胞成像区域中的每个第二元胞成像区域，计算第二元胞成像区域包括的多个像素的像素平均值，得到第二像素平均值；

将第一像素平均值除以第二像素平均值，得到与第一元胞成像区域对应的吸收信息，其中，第一元胞成像区域和第二元胞成像区域与调制光栅中的同一个光栅元胞相对应。

根据本公开的实施例，可以根据如下公式(11)得到第一元胞成像区域对应的吸收信息。

其中，T(n，m)表征与序列号为(n，m)的第一元胞成像区域对应的吸收信息，∑

根据本公开的实施例，可以根据基于线性平方拟合的方法来估计局部相移：先将第一元胞成像区域和第二元胞成像区域的条纹图案有效地模型化，作正弦近似，进而估计第一元胞成像区域的被测样品条纹与第二元胞成像区域的背景条纹之间的相差。

根据本公开的实施例，根据第一调制图像和第二调制图像，得到与被测样品对应的折射信息包括：

利用希尔伯特算法对第一元胞成像区域和第二元胞成像区域进行处理，得到与第一元胞成像区域中的每个像素分别对应的相位差，得到多个相位差，其中，相位差表征第一元胞成像区域和第二元胞成像区域的同一个像素位置处的相位差值；

根据相位差和第一元胞成像区域的像素位置之间的关系对多个相位差进行拟合，得到第一元胞成像区域和第二元胞成像区域间的相对位移；

根据相对位移，得到与第一元胞成像区域对应的折射信息。

根据本公开的实施例，可以将相对位移作为与第一元胞成像区域对应的折射信息。

根据本公开的实施例，相对位移包括沿x轴方向的相对位移和沿y轴方向的相对位移，根据相位差和第一元胞成像区域的像素位置之间的关系对多个相位差进行拟合，得到第一元胞成像区域和第二元胞成像区域间的相对位移包括根据如下公式(四)计算得到第一元胞成像区域和第二元胞成像区域间的相对位移：

其中，x

根据本公开的实施例，方向性散射信息源于第一元胞成像区域的光强分布的对比度衰退，可根据辐向傅里叶分析得到。

根据本公开的实施例，待测样品的不同的微观尺度可以用时域的自相关长度q或以频域ξ表征。不同的微观尺度的待测样品的散射衬度可以用被测样品图像即第一调制图像与背景图像即第二调制图像的某一频率(ξ)成分的傅里叶系数之比计算得到。

根据本公开的实施例，根据第一调制图像和第二调制图像，得到与被测样品对应的散射信息包括：

针对第一调制图像中的多个第一元胞成像区域中的每个第一元胞成像区域，对第一元胞成像区域包括的预设散射方向的一维信息进行傅里叶变换，得到第一预设阶系数和第一零阶系数；

针对第二调制图像中的多个第二元胞成像区域中的每个第二元胞成像区域，对第二元胞成像区域包括的预设散射方向的一维信息进行傅里叶变换，得到第二预设阶系数和第二零阶系数；

根据第一预设阶系数、第一零阶系数、第二预设阶系数和第二零阶系数得到与第一元胞成像区域对应的散射信息。

根据本公开的实施例，根据第一预设阶系数、第一零阶系数、第二预设阶系数和第二零阶系数得到与第一元胞成像区域对应的散射信息包括根据如下公式(五)得到与第一元胞成像区域对应的散射信息：

其中，C

根据本公开的实施例，根据公式(五)，可以得到与被测样品对应的预设阶的全方向的散射信息，得到不同尺度的被测样品的全方向的散射信息。

根据本公开的实施例，公式(五)还可以展开为公式(六)。

其中，S(q；n，m，θ)表征散射强度。

根据本公开的实施例，根据公式(六)可知，固定阶ξ下的对比度衰减的含义为：散射强度S(q；n，m，θ)的傅里叶变换G(ξ，n，m，θ)在与某一固定自相关长度对应的固定阶ξ处的取值。散射强度S(q；n，m，θ)表征被测样品预设位置处附近不同空间尺度q的微观结构向各方向散射光子的能力。

根据本公开的实施例，以如图3所示的调制光栅321为例，调制光栅321的光栅元胞的结构和调制光栅323的光栅元胞的结构均为波带片式圆环，调制光栅321的光栅元胞正方形密铺于调制光栅321上。调制光栅321的傅里叶谱的主成分的阶数为

根据本公开的实施例，以如图3所示的调制光栅321为例，在确定第一元胞成像区域中心和第二元胞成像区域中心后，可以选择中心周围P′×P′的区域作为光强分布的第一元胞成像区域和第二元胞成像区域，并以有序整数对(n，m)作为索引。此时，第一元胞成像区域和第二元胞成像区域中的每个元胞成像区域的光强分布可被公式(七)中的模型描述。

其中，A表征直流分量，B表征与极坐标(ρ，θ)的辐角有关的余弦分量的系数。

根据本公开的实施例，在根据公式(五)得到与第一元胞成像区域对应的散射信息后，可以得到与至少一个预设阶对应的散射信息。可以根据散射方向θ和与至少一个预设阶对应的散射信息，得到与第一元胞成像区域对应的椭圆散点坐标，根据散点坐标，拟合椭圆，得到与第一元胞成像区域对应的可视化图像的矢量模态即椭圆向量。

图10示意性示出了根据本公开实施例的吸收图像和散射图像的示意图。

如图10所示，图10(a)为根据图7所示的第一调制图像和第二调制图像以及公式(3)得到的吸收信息，形成的吸收图像。图10(b)为根据图10所示的第一调制图像和第二调制图像以及公式(五)得到的散射信息，再经椭圆拟合和可视化后，得到全方向散射衬度图像。

根据本公开的实施例，图10(a)和图10(b)的尺寸可以均为45×165px。

图11示意性示出了根据本公开实施例的每个通道的散射图像的示意图。

图11为图10(b)中的全方向散射衬度图像的各个通道中的散射衬度图。

图11(a)为与图10(b)中的全方向散射衬度图像对应的红通道散射衬度图。图11(b)为与图10(b)中的全方向散射衬度图像对应的绿通道散射衬度图。图11(c)为与图10(b)中的全方向散射衬度图像对应的蓝通道散射衬度图。

由图10和图11可知，本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像方法可以根据依次经过调制光栅和被测样品调制的第一调制图像与经调制光栅调制的第二调制图像，得到与所述被测样品对应的吸收图像和全方向散射衬度图像，进而得到与被测物体对应的微观结构信息。

根据本公开的实施例，由于调制光栅包括的光栅元胞的结构多种多样，因此，根据多种多样的光栅元胞的结构可得到经过多种多样的元胞调制后的光强分布，其一般形式为公式(七)中的模型描述。

根据本公开的实施例，在调制光栅包括的光栅元胞的结构呈现特定形态时，与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布理论上还可以符合Gauss函数(其频域依然为Gauss函数)，或者还可以符合Dirac-δ函数(其频域为常函数)。

根据本公开的实施例，在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合Gauss函数的情况下，光栅元胞成像区域的光强分布可以用公式(八)表示。

其中，C表征高斯分布的系数，σ(θ)表征高斯分布的标准差函数。

由于高斯分布在各个方向的标准差有可能不同，故高斯分布在各个方向的标准差可以根据公式(八)中的σ的函数计算得到。

根据本公开的实施例，在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合Dirac-δ函数的情况下，光栅元胞成像区域的光强分布可以用公式(九)表示。

其中，σ表征高斯分布的标准差。

根据本公开的实施例，在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合Gauss函数的情况以及在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合Dirac-δ函数的情况下，均可根据本公开实施例提供的方法计算得到被测样品的吸收信息、折射信息以及散射信息，因此，本公开实施例提供的基于全方向X射线散射的成像方法具有较高的实际适用性。

图12示意性示出了根据本公开实施例的元胞光强分布图以及元胞光强分布频谱图。

图12(a)示意性示出了，在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合Gauss函数的情况下，光栅元胞成像区域的光强分布频域图。

图12(b)示意性示出了，在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合Dirac-δ函数的情况下，光栅元胞成像区域的光强分布频域图。

图12(c)示意性示出了，在与光栅元胞对应的光栅元胞成像区域的光强分布符合波带片的情况下，光栅元胞成像区域的光强分布图。

需要说明的是，本公开实施例中的流程图所示的操作除非明确说明不同操作之间存在执行的先后顺序，或者不同操作在技术实现上存在执行的先后顺序，否则，多个操作之间的执行顺序可以不分先后，多个操作也可以同时执行。

基于上述基于全方向X射线散射的成像方法，本公开还提供了一种基于全方向X射线散射的成像装置。以下将结合图13对该装置进行详细描述。

图13示意性示出了根据本公开实施例的基于全方向X射线散射的成像装置的结构框图。

如图13所示，该实施例的基于全方向X射线散射的成像装置1300包括获取模块1310、得到模块1320和生成模块1330。

获取模块1310，用于获取第一调制图像和第二调制图像，其中，第一调制图像表征依次经过调制光栅和被测样品调制后生成的图像，第二调制图像表征经过的调制光栅调制后生成的图像，调制光栅包括M个互为全等的光栅元胞，其中，每个光栅元胞的结构为中心对称结构，M为大于等于1的整数。在一实施例中，获取模块1310可以用于执行前文描述的操作S610，在此不再赘述。

得到模块1320，用于根据第一调制图像和第二调制图像，得到与被测样品对应的吸收信息、折射信息和散射信息。在一实施例中，得到模块1320可以用于执行前文描述的操作S620，在此不再赘述。

生成模块1330，用于根据吸收信息、折射信息和散射信息，生成与吸收信息对应的吸收图像、与折射信息对应的折射图像和与散射信息对应的散射图像。在一实施例中，生成模块1330可以用于执行前文描述的操作S630，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，得到模块包括第一得到子模块、第二得到子模块和第三得到子模块。

第一得到子模块，用于针对第一调制图像中的多个第一元胞成像区域中的每个第一元胞成像区域，计算第一元胞成像区域包括的多个像素的像素平均值，得到第一像素平均值，其中，第一元胞成像区域表征第一调制图像中与调制光栅中的光栅元胞对应的成像区域。

第二得到子模块，用于针对第二调制图像中的多个第二元胞成像区域中的每个第二元胞成像区域，计算第二元胞成像区域包括的多个像素的像素平均值，得到第二像素平均值，其中，第二元胞成像区域表征第二调制图像中与调制光栅中的光栅元胞对应的成像区域。

第三得到子模块，用于将第一像素平均值除以第二像素平均值，得到与第一元胞成像区域对应的吸收信息，其中，第一元胞成像区域和第二元胞成像区域与调制光栅中的同一个光栅元胞相对应。

根据本公开的实施例，得到模块包括第四得到子模块、第五得到子模块和第六得到子模块。

第四得到子模块，用于利用希尔伯特算法对第一元胞成像区域和第二元胞成像区域进行处理，得到与第一元胞成像区域中的每个像素分别对应的相位差，得到多个相位差，其中，相位差表征第一元胞成像区域和第二元胞成像区域的同一个像素位置处的相位差值。

第五得到子模块，用于根据相位差和第一元胞成像区域的像素位置之间的关系对多个相位差进行拟合，得到第一元胞成像区域和第二元胞成像区域间的相对位移。

第六得到子模块，用于根据相对位移，得到与第一元胞成像区域对应的折射信息。

根据本公开的实施例，相对位移包括沿x轴方向的相对位移和沿y轴方向的相对位移，第五得到子模块包括第一得到单元。

第一得到单元，用于根据如下公式(四)计算得到第一元胞成像区域和第二元胞成像区域间的相对位移：

其中，x

根据本公开的实施例，得到模块包括第七得到子模块、第八得到子模块和第九得到子模块。

第七得到子模块，用于针对第一调制图像中的多个第一元胞成像区域中的每个第一元胞成像区域，对第一元胞成像区域包括的预设散射方向的一维信息进行傅里叶变换，得到第一预设阶系数和第一零阶系数。

第八得到子模块，用于针对第二调制图像中的多个第二元胞成像区域中的每个第二元胞成像区域，对第二元胞成像区域包括的预设散射方向的一维信息进行傅里叶变换，得到第二预设阶系数和第二零阶系数。

第九得到子模块，用于根据第一预设阶系数、第一零阶系数、第二预设阶系数和第二零阶系数得到与第一元胞成像区域对应的散射信息。

根据本公开的实施例，第九得到子模块包括第二得到单元。

第二得到单元，用于根据如下公式(五)得到与第一元胞成像区域对应的散射信息：

其中，C

根据本公开的实施例，获取模块1310、得到模块1320和生成模块1330中的任意多个模块可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，获取模块1310、得到模块1320和生成模块1330中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，获取模块1310、得到模块1320和生成模块1330中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

图14示意性示出了根据本公开实施例的适于实现基于全方向X射线散射的成像方法的电子设备的方框图。

如图14所示，根据本公开实施例的电子设备1400包括处理器1401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1402中的程序或者从存储部分1408加载到随机访问存储器(RAM)1403中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器1401例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))等等。处理器1401还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器1401可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM 1403中，存储有电子设备1400操作所需的各种程序和数据。处理器1401、ROM 1402以及RAM 1403通过总线1404彼此相连。处理器1401通过执行ROM 1402和/或RAM1403中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 1402和RAM 1403以外的一个或多个存储器中。处理器1401也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。

根据本公开的实施例，电子设备1400还可以包括输入/输出(I/O)接口1405，输入/输出(I/O)接口1405也连接至总线1404。电子设备1400还可以包括连接至输入/输出(I/O)接口1405的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分1406；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1407；包括硬盘等的存储部分1408；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1409。通信部分1409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1410也根据需要连接至输入/输出(I/O)接口1405。可拆卸介质1411，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1410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1408。

本公开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描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 1402和/或RAM 1403和/或ROM 1402和RAM 1403以外的一个或多个存储器。

本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本公开实施例所提供的基于全方向X射线散射的成像方法。

在该计算机程序被处理器1401执行时执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分1409被下载和安装，和/或从可拆卸介质1411被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。

在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1409从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1411被安装。在该计算机程序被处理器1401执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、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，上述模块、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，框图或流程图中的每个方框、以及框图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。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。