同步辐射纳米CT图像配准方法研究*

苏博 陶芬 李可 杜国浩 张玲 李中亮邓彪† 谢红兰 肖体乔

1) (中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800)

2) (中国科学院大学, 北京 100049)

3) (中国科学院上海高等研究院上海光源中心, 上海 201204)

基于同步辐射的X射线纳米成像技术是无损研究物质内部纳米尺度结构的强大工具, 本文总结了图像配准技术在纳米CT成像领域的研究和应用, 并根据发展阶段进行分类分析.首先, 通过统计近年以来图像配准文献的发表情况, 分析并预测纳米尺度图像配准的未来研究方向.其次, 基于图像经典配准算法理论, 详细介绍了图像配准算法在纳米成像领域最有效的前沿应用.最后, 介绍了基于深度学习的图像配准方法的前沿研究, 并讨论深度学习在纳米分辨图像配准领域的适用性及发展潜能, 根据纳米尺度图像数据的特点及各种深度学习网络模型的特性, 展望了同步辐射纳米尺度图像配准技术的未来研究方向及挑战.

1 引 言

基于同步辐射的X射线纳米成像是无损研究物质内部纳米尺度结构的重要技术, 主要包括: 全场透射X射线显微镜(transmission X-ray microscope, TXM)、纳米断层成像(nano computer tomography, Nano-CT)、纳米探针扫描成像(X-ray nanoprobe)、相干衍射成像(coherence diffraction imaging, CDI)和几何放大投影成像(projection imaging, PI)等, 空间分辨率可高达几十纳米甚至几纳米, 近年来发展迅速, 已广泛地在材料科学、化学催化、生命科学、环境科学等多个领域深度应用[1,2].

在纳米级分辨率下, 机械、环境等的不稳定性也变得显而易见.在CT扫描成像过程中, 假设投影数据只有已知旋……