同步輻射納米CT圖像配準(zhǔn)方法研究*

蘇博 陶芬 李可 杜國浩 張玲 李中亮鄧彪? 謝紅蘭 肖體喬

1) (中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所, 上海 201800)

2) (中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

3) (中國科學(xué)院上海高等研究院上海光源中心, 上海 201204)

基于同步輻射的X射線納米成像技術(shù)是無損研究物質(zhì)內(nèi)部納米尺度結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大工具, 本文總結(jié)了圖像配準(zhǔn)技術(shù)在納米CT成像領(lǐng)域的研究和應(yīng)用, 并根據(jù)發(fā)展階段進(jìn)行分類分析.首先, 通過統(tǒng)計近年以來圖像配準(zhǔn)文獻(xiàn)的發(fā)表情況, 分析并預(yù)測納米尺度圖像配準(zhǔn)的未來研究方向.其次, 基于圖像經(jīng)典配準(zhǔn)算法理論, 詳細(xì)介紹了圖像配準(zhǔn)算法在納米成像領(lǐng)域最有效的前沿應(yīng)用.最后, 介紹了基于深度學(xué)習(xí)的圖像配準(zhǔn)方法的前沿研究, 并討論深度學(xué)習(xí)在納米分辨圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域的適用性及發(fā)展?jié)撃? 根據(jù)納米尺度圖像數(shù)據(jù)的特點及各種深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的特性, 展望了同步輻射納米尺度圖像配準(zhǔn)技術(shù)的未來研究方向及挑戰(zhàn).

1 引 言

基于同步輻射的X射線納米成像是無損研究物質(zhì)內(nèi)部納米尺度結(jié)構(gòu)的重要技術(shù), 主要包括: 全場透射X射線顯微鏡(transmission X-ray microscope, TXM)、納米斷層成像(nano computer tomography, Nano-CT)、納米探針掃描成像(X-ray nanoprobe)、相干衍射成像(coherence diffraction imaging, CDI)和幾何放大投影成像(projection imaging, PI)等, 空間分辨率可高達(dá)幾十納米甚至幾納米, 近年來發(fā)展迅速, 已廣泛地在材料科學(xué)、化學(xué)催化、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多個領(lǐng)域深度應(yīng)用[1,2].

在納米級分辨率下, 機(jī)械、環(huán)境等的不穩(wěn)定性也變得顯而易見.在CT掃描成像過程中, 假設(shè)投影數(shù)據(jù)只有已知旋……