用于DAX成像中的缺陷补偿的步进策略的制作方法

用于dax成像中的缺陷补偿的步进策略
技术领域
1.本发明涉及一种成像系统、一种用于相衬和/或暗场成像的成像促进器设备的悬架系统、一种图像处理方法、一种支持相衬和/或暗场成像的方法、一种控制致动器的方法、一种计算机可读介质以及一种计算机程序单元。


背景技术：

2.暗场成像已尤其在医学领域中引起了极大的兴趣。暗场x射线(“dax”)成像是一种类型的x射线成像。暗场成像中的对比度与由x辐射所经历的小角度散射量有关。
3.已经由a.yaroshenko等人在“pulmonary emphysema diagnosis with a preclinical small-animal x-ray dark-field scatter-contrast scanner”(radiology、第269卷、第2号、2013年11月)中报告了小鼠实验暗场成像。
4.dax成像可以被用于检测类似copd(慢性阻塞性肺病)、纤维化等的肺部疾病。特别是对于copd的早期检测，定量测量可能是期望的。
5.dax成像以及相衬成像可以在实施方式中依赖于包括一个或多个光栅的干涉仪。光栅中的一个或多个相对于成像中使用的x射线射束在相位步进操作中相对移动。
6.相衬和/或dax影像有时可能包括非期望的图像伪影。


技术实现要素：

7.因此，可能需要改进相衬和/或dax成像。
8.本发明的目标由独立权利要求的主题解决，其中，其他实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，本发明的以下描述的方面同样适用于悬架系统、图像处理的方法、支持相衬和/或暗场成像的方法、控制致动器的方法、计算机程序单元和计算机可读介质。
9.根据本发明的第一方面，提供了一种成像系统，包括用于相衬和/或暗场成像的至少一个设备，其具有带有空间周期的周期性结构，并且所述成像系统还包括相位步进机构，其被配置为促进所述至少一个设备与所述成像系统的x射线源的焦斑之间的相对相位步进运动，所述相对相位步进运动覆盖大于所述空间周期的(有效)距离。
10.所提出的成像系统帮助减少或消除相衬和/或dax影像中的图像伪影。所述图像伪影可能源于所述成像促进器设备中的局部缺点(缺陷)。所述伪影可能遮挡一个或多个探测器像素，并且可能干扰所述成像促进器设备的空间周期性。
11.所述成像促进器设备通常具有周期p的(空间)周期性结构。例如，在基于光栅的实施例中，所述周期是指在光栅的适合衬底中形成的一组平行沟槽。在编码孔中，所述周期可以是指所述孔的空间周期性等等，用于其他类型的成像促进器设备。所述缺陷可能在所述成像促进器设备的制造期间引起。所述缺陷可能遮挡某些探测器像素或在相位步进期间导致减少对比度的检测，这进而可能在通过图像生成算法计算所述相衬和/或dax影像时导致图像伪影。
12.所述相位步进运动可以以多个步的单个序列或以具有不同的(一个或多个)起始
点的多个这样的序列来给予。
13.在实施例中，所述距离大于所述周期的倍数，但不是所述周期的倍数。
14.在实施例中，所述距离是所述成像系统的探测器的像素大小的至少两倍。
15.在实施例中，所述距离基于所述周期性结构中的缺陷区域的大小。
16.在实施例中，所述相位步进机构被配置为以具有至少一个宽度的一个或多个步给予所述相位步进运动，其中，所述至少一个宽度大于所述周期。
17.在实施例中，所述步的宽度基于所述周期性结构中的缺陷区域的大小。
18.在实施例中，所述设备由子模块组装，从而在所述设备中引起一个或多个间隙，并且其中，所述缺陷区域包括所述一个或多个间隙。
19.在实施例中，所述相位步进机构包括所述设备悬挂在其中的框架和配置为引起所述相位步进运动的致动器。
20.在实施例中，存在单个这样的致动器。
21.在实施例中，所述空间周期沿着第一方向，其中，所述相位步进运动具有沿着与所述第一方向成一定角度的第二方向的位移分量和沿着所述第一位置的位移分量。沿着所述第一方向的所述位移具有大于所述周期或大于所述周期的倍数的步宽。这允许收集足够数目的未由用于相衬和/或暗场成像的设备中的缺陷遮挡的测量结果。如果该缺陷或其他缺陷在所述第二方向上具有明显的空间范围，则所述位移允许避免由所述缺陷造成的遮挡。所述第二方向可以垂直于所述第一方向。
22.在实施例中，所述相位步进运动沿着曲线。
23.在实施例中，所述设备通过相应的挠曲轴承在至少两个悬挂点处悬挂在所述框架中。
24.在实施例中，所述挠曲轴承中的至少一个具有相对于所述第一方向成40-50
°
的角度的挠曲元件。
25.在实施例中，所述设备包括干涉测量光栅。
26.在另一方面中，提供了一种用于具有沿着第一方向具有空间周期的周期性结构的设备的悬架系统，所述设备用于促进相衬和/或暗场成像，所述系统包括框架，其中，所述设备悬挂在至少两个悬挂点处，使得致动器可以在所述设备上给予相位步进运动，所述相位步进运动具有沿着所述第一方向和沿着与所述第一方向成一定角度的第二方向的位移。
27.所提出的悬架系统允许仅利用单个致动器实现弯曲的扫描路径。这允许减少成本。
28.在实施例中，所述设备通过至少一个挠曲轴承在所述至少两个悬挂点处悬挂在所述框架中，所述挠曲轴承具有在所述角度处的挠曲元件。
29.在另一方面中，提供了一种用于相衬和/或暗场成像的图像处理方法，包括：
30.接收在相对于具有周期性结构的设备的一系列相位步中采集的测量结果；并且
31.将信号模型拟合到所述测量结果的至少部分，所述模型包括参考数据，其中，所述参考数据取决于所述相位步。
32.在实施例中，先前针对给定步获得的参考数据基于在关于所述设备或另一个这样的设备的一系列先前相位步中收集的数据。
33.在实施例中，所述方法包括丢弃由所述周期性设备中的缺陷影响的所述测量结果
的子集。
34.在另一方面中，提供了一种支持相衬和/或暗场成像的方法，包括：基于投影图像来确定具有周期性结构的用于相衬和/或暗场成像的设备的缺陷区域的大小，并且基于所确定的大小来调节要由所述设备在相位步进运动中覆盖的距离。
35.在另一方面中，提供了一种控制致动器或焦斑的位置以引起所述焦斑与用于促进相衬和/或暗场成像的设备之间的相对运动的方法，所述设备具有带有空间周期的周期性结构，使得所述运动覆盖大于所述空间周期的距离。
36.在另一方面中，提供了一种计算机程序单元，其当由至少一个处理单元执行时适于使所述处理单元执行根据上文所提到的实施例中的任一个所述的方法。
37.在又另一方面中，提供了一种在其上存储有所述程序单元的计算机可读介质。
38.如本文所使用的“相位检索(算法)”是一种用于生成相衬或暗场影像的图像生成算法。所述算法可以基于信号模型或允许根据测量的强度计算所述相衬图像和/或所述暗场图像的其他模型。由于起因于小角度散射的衰减、相移和暗场信号之间的相互作用，在相位检索算法中，通常联合计算所有图像、衰减、暗场和相衬，尽管这不一定对所有实施方式如此。尽管“相位检索”是既定的名称，但是它在本文中也可以称为“暗场(信号)检索”。所述相位检索操作可以由暗场或相衬成像促进器设备(诸如(一个或多个)光栅、结构化掩模、编码孔径板、晶体等)或具有周期性或非周期性子结构的其他至少部分辐射阻挡结构来促进，其与所述成像x射线射束相互作用，以在所述探测器处实现不同的强度测量，以如此施加更多约束。这有助于解决相位检索中固有的歧义或不适定性。所述图像生成算法可以包括将所述信号模型拟合到测量数据(在本文中也称为投影图像/数据)。拟合流程可以公式化为优化问题。所述优化是改进成本函数，其根据所述信号模型和测量数据测量值之间的不适合。
39.如本文所使用的“相位步进”是使用所述成像促进器设备实现所述不同测量结果的过程。相位步进可以包括相对于用于成像的x射线源的焦斑移动所述成像促进器设备。
40.通过“像素位置”意指用于探测器像素的探测器上的原生像素位置，或者用于几何射线(从所述x射线源延伸)的位置，其定义了其中暗场图像要生成或“重建”的图像中的位置。
41.被成像“对象”是有生命的，并且包括人或动物或其部分，或者所述对象是无生命的，诸如安全筛查系统中的行李物品或无损材料测试中的样本对象等。
附图说明
42.现在将参考以下附图描述本发明的示例性实施例，除非另有说明，否则附图不按比例绘制，其中：
43.图1示意性地示出了被配置用于相衬和/或暗场成像的x射线成像装置；
44.图2示出了关于光栅缺陷的投影足迹的示例可见度图；
45.图3示意性地示出了相位步进操作；
46.图4以投影视图示意性地示出了包括间隙的光栅；
47.图5a-c示意性地示出了相位步进机构的不同实施例；
48.图6示意性地示出了根据一个实施例的如在相位步进机构中使用的悬架系统；
49.图7示意性地示出了根据一个实施例的如可以在相位步进机构中使用的悬架系统中的挠曲轴承；并且
50.图8示出了相衬和/或暗场成像的方法的流程图。
具体实施方式
51.参考图1，示出了包括计算机化图像处理系统ips和x射线成像装置ia(“成像器”)的成像装置ir的示意性框图。x射线成像装置被配置用于暗场x射线(“dax”)成像和/或相衬(“φ”)成像。图像处理系统ips可以通过一个或多个处理单元pu(诸如一个或多个计算机、服务器等)来实施。
52.宽广地，图像处理系统ips包括图像生成器igen，其将由成像器ia采集的投影影像λ处理为暗场和/或相衬影像。如下面将更充分地探索的，成像器ia在本文中被配置为减少或完全消除相衬和/或暗场影像中的某些伪影。然后，如由图像生成器igen提供的影像可以显示在显示设备dd上，或者可以存储在存储器mem中以用于以后查看或使用，或者其可以以其他方式进一步处理。
53.尽管在图1中设想成像装置ia经由无线或有线连接将投影影像λ直接供应给图像处理系统ips，但是在所有实施例中这可能并非如此。例如，投影影像λ可以首先存储在存储器中，诸如存储在医院信息系统(his)的影像归档系统(pacs)中或者以其他方式存储，并且在稍后阶段(例如，根据用户请求)检索要处理的影像，并且然后由图像处理系统ips处理该影像。
54.更详细地，成像装置ia包括x射线源xs和x辐射敏感探测器dt。x射线源xs被布置为与探测器dt相对，其中，检查区域在其中之间定义。装置还可包括dax/φ成像促进器设备ifd以促进相衬和/或dax成像，诸如布置在源xs与探测器dt之间的检查区域中的干涉仪。为简洁起见，dax/φ成像促进器设备ifd在本文中可以简称为“成像促进器设备ifd”。如图1所示，装置ia可以被布置用于胸部成像，其中，患者ob在成像期间站在源xs与探测器dt之间的检查区域中。源可以是天花板c安装的(如图所示)，或者可以是地板安装在支架中，或者可以以有助于手头成像任务的任何其他方式安装。探测器dt可以同样是天花板c安装的，或者可以地板安装在支架上，如图1所示。
55.成像轴z从源xs到探测器dt取向，如图1所示。源和探测器可以布置在公共支架中，诸如当成像器ia具有c型臂或u型臂类型或者是ct扫描器时。成像轴z是从源xs的焦斑fs延伸到探测器dt的x射线敏感表面的中心点的假想线。表面由多个x射线敏感探测器像素形成。
56.成像装置ia可以是如图1所示的全视场(fov)类型，其中，探测器具有平板型。在全fov成像系统中，探测器dt的大小和ifd的大小的至少部分对应于期望的fov。备选地，探测器dt和成像促进器设备ifd可以小于预期fov，诸如槽内扫描系统。
57.在成像期间，激活x射线源xs以生成可由探测器dt检测的x射线射束xb。x射线射束xb沿着成像轴z传播，与患者组织相互作用，并且然后在探测器dt的像素处被检测。x射线射束xb由源xs内部生成的电子束引起。电子束在焦斑fs处朝向阳极加速并撞击阳极，然后x辐射从该焦斑fs发出。
58.成像促进器设备ifd或一组这样的设备允许将x射线射束xb折射和/或射束xb的小
角度散射转换成探测器dt处的强度调制，从而促进将所述调制分解成暗场和/或相衬图像信号，并且如果期望的话，分解成衰减图像信号。成像促进器设备ifd可以包括可能导致相衬或暗场图像中的图像伪影的物理缺陷。本文所提出的成像装置ia和/或图像处理系统ips被配置为减少或消除这样的图像伪影。
59.在下文中，将主要参考包括干涉仪作为成像促进器设备ifd的干涉成像装置ia，尽管这并不排除使用其他、特别是非干涉成像促进器设备ifd的实施例。这样的非干涉成像促进器设备ifd包括例如编码孔径系统。通常，通过成像促进器设备ifd引起对入射成像x射线射束进行周期性波前调制并且通过由x射线探测器dt对由要成像的对象ob引起的所得的波前的变化进行测量，暗场或相衬是可获得的。
60.现在更详细地转到成像装置ia，这可以被配置用于2d成像，诸如射线照相装置或用于3d成像，诸如ct扫描器。要成像的对象ob(例如，受检者的胸部)在成像期间驻留在检查区域中。在检查区域中，布置干涉仪作为成像促进器设备ifd的一个实施例。干涉仪包括单个、两个或三个(或更多)光栅结构。在实施例中，干涉仪包括三个光栅。如上文所述，干涉仪仅是成像促进器设备ifd的一个实施例，并且在下文中我们将主要对该实施例进行参考，其中，理解本公开的原理不限于干涉测量，而是可以容易地扩展到其他基于光栅或基于非光栅的结构作为成像促进器设备ifd的其他实施例。
61.继续参考dax/φ成像促进器设备ifd的(非限制性)干涉测量实施例，光栅的周期性、纵横比等使得它们引起x射线射束的衍射和/或实现刚好足够的相干性，使得可以检测或导出小角度散射。可以使用吸收和相位光栅。在一个实施例中，通过光刻或在硅晶圆中切割来形成光栅，以定义平行沟槽的周期性图案。在吸收光栅中，沟槽可以部分或完全填充有铅或金，或对x辐射不透明的其他材料，以形成为一组薄片。薄片或沟槽在本文中可以被称为(光栅)结构st。结构st在纵向第一方向x上平行延伸。存在跨结构st和跨第一方向x的方向y。存在沿着方向y具有周期性p的结构的空间频率。如上文定义的方向x、y通常垂直于成像轴z。如下面将更详细地探索的，在一些实施例中，为了使能dax和/或相衬成像，成像促进器ifd(诸如光栅中的一个或多个)在x射线曝光期间沿着扫描路径移动。该运动在本文中可以被称为相位步进(运动)。扫描路径描述了相对于焦斑fs的运动。扫描路径沿着所述方向y或者至少有时具有沿着y方向的方向分量。
62.在成像促进器设备ifd的机械运动的备选实施例中，扫描路径相反通过移动源xs的焦斑的电子模块来实现。移动焦斑可以通过经由静电布置转移电子束以使得其在不同位置处撞击阳极表面来实现。备选地，阳极被机械地移动，或者整个x射线源xs被机械地移动。仍然备选地，(未示出)准直器被用于定义扫描路径。
63.光栅可以是平面的或可以是弯曲的，以用于更好的信号效率，以形成假想同心圆柱体的侧表面的部分，其中，其公共轴穿过源xs的焦斑fs。在图1中，所述轴延伸到附图的平面中。光栅间距离、周期和纵横比通常是设计能量的函数。在talbot lau干涉仪中，光栅g1与g2之间的距离是期望阶数(例如一阶)的talbot距离。
64.更详细地并且在一个实施例中，吸收光栅结构g2被布置在探测器dt与对象ob之间，而另一光栅g1(相位光栅)被布置在对象ob与x射线探测器dt之间。在一些实施例中，在x射线源不能生成本机足够相干的辐射的情况下，还存在布置在x射线源xs处的额外光栅g0。否则，如果辐射足够相干，则可以省略光栅g0。如果x射线源产生非相干辐射(通常是这种情
况)，则x射线源处的(吸收)光栅g0(也称为源光栅)将来自x射线源的x辐射转换为至少部分相干辐射射束xb。还设想了g1放置在对象ob上游(即源xs与成像对象ob之间)的逆几何结构。光栅g0、g1、g2中的每个通常具有不同的周期p0、p1、p2。在下文中，本文中对具有“周期p”的“光栅g”的引用应被构造为对三个光栅g0-g2中的任一个的通用引用，其中，周期p是对其相应周期p0、p1或p2的通用引用。
65.至少部分相干辐射射束xb沿着成像轴z传播通过检查区域，并且与干涉仪ifd和患者ob相互作用。在所述相互作用之后，然后在探测器dt的x辐射敏感像素元件px处以电信号的形式检测辐射。数据采集电路(未示出)将电信号数字化为投影(原始)图像数据λ，该图像数据λ然后由ips以下面更详细解释的方式处理。
66.图像生成器igen输出暗场信号和/或相衬信号作为分别形成暗场图像和相衬图像的图像值的相应阵列。这些图像值或像素值分别表示针对暗场信号的对比度和由x辐射在沿着相应的几何射线穿过对象ob时经历的相变。
67.通常，当x辐射与材料相互作用时，它经历衰减和折射两者，并且相位改变。在另一方面，衰减可以分解成源自光电吸收的衰减和源自散射的衰减。散射贡献继而可以分解成康普顿散射和瑞利散射。出于暗场成像的当前目的，感兴趣的是小角度散射，其中“小角度”意指散射角如此常小，以致于散射光子仍然到达与完全没有散射时将已到达的相同的探测器像素。
68.暗场贡献可以根据可见度v＝v0e-∫ε(z)dz
来建模，其中，ε是患者ob的扩散性质的空间分布，并且沿着通过对象的相应x射线射束路径执行积分，并且v0是没有对象相互作用的参考可见度(记录在校准测量结果中)。如记录在暗场图像中的暗场信号然后是d＝v/v0。(差分)相衬也可以建模为线积分，如其他地方已经报告的。
69.常规x射线系统通常不能够将检测到的信号分解成暗场或相衬贡献。然而，通过使用如图1所示的干涉仪g0-g2，或通过使用其他成像促进器设备ifd，可能将这些贡献转换为条纹的强度图案，其可以由图像生成器igen分析以获得相衬和/或dax图像。
70.现在更详细地转到图像生成器igen，这对上文所提到的相位步进操作中获得的一系列投影图像进行操作。因此，投影影像λ包括每个像素i和相位步j的强度测量结果m
ij
。换句话说，每个像素i记录多个不同的测量结果m
ij
。基于该一系列记录的投影图像，图像生成器igen在计算上将一系列投影数据中检测到的条纹图案解析为三个贡献或信号分量，即折射贡献(也称为相衬信号)、暗场信号分量和剩余衰减分量。
71.由于这三种对比度机制共同作用，由igen对检测到的一系列强度的信号处理在三个信号通道(相衬、暗场和衰减)中进行。在上文所描述的类型的成像系统中，用于暗场/相衬成像的能力实现如下：在相位步进操作期间，在探测器dt处采集投影数据，作为针对给定固定投影方向的序列。传统上，条纹的相位通常在360
°
(周期p的全相位)上步进。如将在下面更详细地解释的，与这样的常规相位步进策略不同，相位步进优选地扩展到单个相位之外。相位步进操作由相位步进机构psm实现，该相位步进机构psm在焦斑fs与成像促进器设备ifd或其部件之间引起运动。例如，在一个实施例中，分析器光栅g2(即，布置在对象与探测器之间的光栅)或光栅g0、g1中的另一个相对于焦斑fs沿着扫描路径横向移动(“扫描”)。备选地，如上文所提到的，也可以通过移动x射线源的焦斑fs来实现相位步进。
72.相位步进运动j引起条纹图案的改变，其继而可以在探测器dt处以针对运动的每
一步的对应序列记录。对于每个几何射线/像素i，这一系列测量结果m
ij
形成相关联的相位曲线。相位曲线通常具有正弦形状，并且已发现其编码感兴趣的量，特别是暗场信号，以及衰减和相位变化。下面将在图8处更充分地探索图像生成算法的细节。
73.现在更详细地转到相位步进机构psm，这包括致动器ac，诸如伺服或步进电机，以及控制致动器ac的操作的控制逻辑cl。致动器ac与要移动的光栅g接合，并且使得光栅g沿着扫描路径行进。扫描路径可以是线性的，或者可以是弯曲的，如下文将更详细解释的。
74.在实施例中，致动器ac使得光栅g以步宽进行步进运动。步与切换x射线源xs同步，以引起形成相位步进测量结果的同步曝光。备选地，x射线源xs不如此切换，而是在相位步进期间以连续曝光操作，并且如此获得的不同测量结果与光栅g的相应相位步进行索引。然而，在所有实施例中，不一定要求由致动器ac执行的步进运动来实施相位步，因为致动器可以替代地布置为服务器电机，该服务器电机在以可调节帧速率切换x射线源以获得相位步进测量结果的情况下导致光栅g沿着扫描路径的恒定运动。在具有恒定运动的实施例中，x射线曝光被同步，使得如上文所解释的，由光栅在曝光之间行进的距离大于具有缺陷的光栅的光栅周期。运动和同步导致具有正确有效步宽的有效相位步进。
75.申请人已经观察到，由于光栅本身的缺陷，可能引起图像伪影。本文中被称为“缺陷”或“缺陷区域”dr的缺陷可能是随机的或系统的。光栅g的随机缺陷区域的示例可能在光栅的制造中无意中引起。例如，残余材料，诸如用于形成薄片的填充材料的颗粒，可能保留在沟槽外部以干扰周期性图案。其他这样的残余材料可能包括由沟槽的光刻过程留下的颗粒“种子”。备选地或替代地，外来的特定物质可能进入光栅结构中，以使得缺陷区域形成。缺陷区域的大小可以在微米范围内。它可以覆盖光栅的若干周期p。备选地，缺陷区域dr可以覆盖光栅表面的实质部分，诸如可能是用于系统类型的缺陷区域的情况。针对这样的系统缺陷区域dr的示例包括由光栅制造的方式需要的间隙。例如，在全视图胸部成像中要求g2光栅，其是干涉设置中使用的光栅中的最大的光栅，以基本上符合人类肺部的大小。因此，分析器光栅g2可以覆盖大约50x50cm2的表面积。截至今天，在一块中产生这样的大小的g2光栅是困难或不可能的。因此，在某些现有制造技术中，整个光栅g2有意地由连接在一起的子光栅或子模块m1-4(如图4所示)组装，以留下在x和y方向上延伸的间隙系统，以形成网格形状的缺陷区域。接合间隙的宽度可以是大约50微米，并且它们也可以延伸到若干光栅周期上。
76.在如图2所示的可见度图中图示了光栅的缺陷区域。可见度图示出了探测器dt上的可见度v0，并从探测器dt在校准流程中记录的一系列投影中导出，而在检查区域中没有对象存在。可见度图将光栅中各种缺陷区域的投影足迹记录为不同大小和形状的亮斑(表示低强度)。由小箭头引用的斑点表示随机缺陷区域。网格形状的图案是上文所提到的间隙的投影足迹，该间隙归因于从较小的光栅(所述子模块m1-4)组装光栅g2。在示例中，存在以4x4布局布置的16个这样的子模块。将理解，干涉仪g0-g2中的光栅中的每个可能由这样的缺陷区域损坏。例如，在图2中的可见度图中，在左下角由较大箭头指示的亮斑源自源光栅g0，而由其他三个箭头指示的较小斑点形式的网格伪影源自g2光栅中的缺陷。如果未说明，缺陷区域dr使得伪值测量结果由探测器在相位步进期间记录，这然后可能导致生成具有伪影的不正确的相衬和/或暗场影像。因此，本文提出使控制逻辑cl使得致动器ac根据适合的相位步进策略沿着扫描路径移动相应的光栅g，以减轻(如果不完全消除)这样的伪影。下面
更详细地探索适合的这样的扫描路径策略。光栅中的超过一个可以在相位步进中移动。优选地，在大小方面最小的源光栅g0由致动器ac移动。备选地或另外，由致动器ac移动的是光栅中的最大的光栅，分析器光栅g2。相反或者另外，可以移动相位光栅g1。本文设想了由一组致动器实现的运动的任何组合。然而，优选地，仅光栅中的单独一个相对于其他光栅移动，诸如g0或g2。在替代地移动焦斑fs的实施例中，控制逻辑cl控制x射线源xs处的适合致动器(未示出)，或者控制电子模块以在实现扫描路径时偏转电子束。
77.图3是关于光栅g(诸如分析仪光栅g2)中的缺陷区域dr1、dr2能够如何影响不同像素pxi处的探测器读数的另一图示。图3示出了在沿着y方向上的线性扫描路径执行的相位步进期间在不同时间t1、t2处在x方向上的光栅结构st的视图。
78.在图中示意性地指示了系统缺陷区域dr1，诸如相邻模块m1、m2之间的间隙之一，以及随机缺陷区域dr2，诸如例如在蚀刻光栅沟槽或填充光栅沟槽之后剩余的残余颗粒。在时间t1处，由于相应缺陷区域dr1、dr2遮挡相应像素px7、px4，因而像素px7和px4记录了伪测量结果。遮挡是因为缺陷区域dr1、dr2恰好驻留在相应像素px7、px4上方沿着z的投影视图中。然而，利用如本文所设想的新相位步进策略之一，如果连续测量结果之间的相位步进宽度足够大，则可以确保先前遮挡的像素px4、px7最终不再被遮挡，因此能够记录正确的测量结果，当然，这现在以现在替代地遮挡的相邻像素px7、px5和px8为代价。通过选择具有适合相位步宽的相位步进策略，以便在更大的空间区域上扩展相位步进测量结果，以覆盖大于光栅周期的距离，可以确保每个或大多数像素将实际“看到”，即记录足够数目的测量结果。具有足够数目的这样的测量结果继而允许相衬和/或暗场贡献的鲁棒计算。相位步的数目优选地超过三个。步宽可以是移动光栅的超过一个周期p。例如，步宽可以大于周期p的倍数(例如，超过两倍)，但优选地不应等于周期的倍数。通常可以说，为了确保相衬和/或暗场图像的鲁棒计算，每个像素位置pxi平均应看到至少三个不同的非遮挡测量结果。因此，相位步进期间的个体步的宽度，或者更一般地，相位步进期间由光栅g覆盖的总距离，将取决于所使用的所有光栅g0-g2中预期的光栅缺陷的大小。如所述，在给定步中覆盖的相位步进距离可以预期为大约要移动的光栅g的多个光栅周期。这是因为缺陷区域dr的空间尺寸，即其在x或y方向上的大小，通常大于光栅g的周期p。缺陷区域的数量级范围从与周期p相同的数量级到更高一个或两个数量级。具有小于光栅周期p的尺寸的缺陷在本文中不太受关注。
79.图4示意性地示出了缺陷区域dr的一部分的沿着成像轴z的投影视图，该缺陷区域dr采取上文所描述的间隙网格的形式，该间隙网格由根据子模块m1-m4制造光栅g(诸如g2)引起。
80.在模块m1-4的拐角相遇的情况下，间隙形成十字形图案，如图4的投影视图所示。沿着两个方向x、y的间隙宽度分别通常大于光栅g的周期性p。因此，优选地，为了促进每个像素pxi采集足够数目的非遮挡测量结果，假设针对现在线性扫描路径，在沿着方向y的步中的相位步进操作期间覆盖的距离应至少为沿着方向y的间隙的宽度。然而，如果相位步进策略被限制在沿着方向y、穿过光栅结构st的(线性)扫描路径上，那么将保留大量像素，其将永不记录非遮挡测量结果，因为它们始终由中间间隙遮挡。这样的永久遮挡的像素如具有坐标xu的图中所指示。
81.因此，本文提出使用扫描路径，该扫描路径不仅具有跨光栅结构st的y方向上的方向分量，而且另外具有在x方向上平行于结构st的纵向取向的分量。除了使用跨结构st周期
性的沿着y的相位步进的分量之外，可以使用弯曲的扫描路径，诸如沿着圆弧，以确保在x方向上沿着光栅结构st存在足够的运动分量，以避免永久遮挡的探测器像素。如图4中所指示的，可以使用xy坐标系中沿着对角线45
°
的对角线扫描路径，以确保可以收集足够的非遮挡测量结果。优选地，覆盖的距离d2与成比例，具有宽度d，间隙的平均宽度。优选地，距离d2等于或至少是以考虑到与网格模块的角部相切的相对长的遮挡延伸。
82.从上文图4、3将看到，如本文所设想的优选相位步进策略实现了扫描路径，该扫描路径全部并且每一步覆盖大于网格周期p的倍数的距离，以便确保为每个像素收集足够数目的非遮挡样本测量结果，或者至少增加在相位步进期间始终未遮挡的这样的像素的数目。虽然可能不可能确保所有像素测量所要求数目的测量结果，但是利用所提出的策略，可以至少减少源自遮挡像素的伪影。由于光栅g0-g2中的每一个可能包括可能不利地贡献于上文所描述的遮挡的缺陷，因此光栅g0-g2中的每一个可能经历相应的相位步，其相应的步宽大于相应的周期p0、p1、p2。如果使用非线性，诸如弯曲路径，则优选的是，在一些或每个步骤中，沿着方向y的位移分量大于周期，或者特别地大于周期p的倍数。
83.如上文所提到的，具有沿着x和y的位移分量的对角扫描路径可能是期望的，因为这允许跨光栅周期并平行于光栅周期进行均匀采样。用于扫描路径的步宽的长度通常是缺陷区域dr的最大或至少平均大小(沿着x和/或y)的函数。
84.对于系统缺陷区域，诸如图4中的间隙网格，所要求的相位步进距离和/或相位步宽可能是宽可能是中的至少一个(优选地两者)的函数。间隙宽度可以通过咨询光栅制造商的公差或规范容易建立。因此，至少对于系统缺陷，诸如所述间隙，可以先验地以足够的准确度知道公差。然后可以对控制致动器ac的控制器cl进行编程，以设定正确的步宽/总相位步进距离。这可以在一次性设置操作中完成，或者在每当更换光栅时完成。
85.然而，对于随机缺陷dr，成像系统可以包括诸如缺陷评估器de的逻辑，其帮助为任何给定光栅设置建立必要的相位步宽。特别地，在初始校准阶段中，如上文关于图2所提到的可见度图由探测器dt获取。缺陷评估器de使用图像处理(诸如分割算法)来标识缺陷的足迹。强度阈值化可以被用于标识单数亮点，诸如上文图2中所图示。探测器评估器de使用适合的度量来量化如在分割中发现的光栅缺陷的投影足迹的大小。缺陷评估器de计算如此发现的缺陷的平均大小或最大大小。大小优选地用于两个空间维度x和y中的每一个。度量可以存储在存储器中。度量可以被用于控制相位步进机构的控制器cl，以便指示致动器ac实施正确的相位步进宽度。例如，在实施例中，相位步进宽度或覆盖的总距离被选择为至少或大于如此发现的缺陷的最大大小。备选地，相位步进宽度或覆盖的总距离被设定为如此发现的缺陷的平均大小。x方向上的位移也被调节以设置弯曲或对角扫描路径。如果可以忽略沿着x方向的遮挡，则探测器评估器de可以使用可忽略的阈值来确定这一点，仅记录y方向上的缺陷的大小，并且可以使用仅仅沿着y方向的常规线性扫描路径来基于沿着y方向计算的度量来覆盖每个步需要的光栅周期。
86.缺陷评估器de可以被实施为通用图像处理系统ips的一部分。如上所述，必需步宽的计算可以在成像系统is的设置时作为一次/一次操作来完成，或者可以在每当光栅g0、g1、g2被更换时重复。
87.在下文中，现在更详细地解释各种相位步进策略。通常，本文设想的相位步进策略
被配置为在大于通常需要的空间区域上“扩展”关于步进光栅g的测量结果，使得每个(或至少更多)可以收集必要数目的测量结果而不由缺陷遮挡。先前地，仅进行相位步进以覆盖整个光栅周期p的距离。然而，在所提出的相位步进策略中，覆盖了大于一个光栅周期p的距离。本文设想了两个不同的概念，其中，g表示要步进的光栅，并且p表示其光栅图案的空间周期。所设想的相位步进策略宽广地包括块步进策略和分布式步进策略。
88.在块步进策略中，网格g以常规方式沿着方向y步进，以覆盖光栅的一个周期，从x、y坐标系中的任意位置x0,y0开始。然后，随后地，在另一块中，以一定数目的步(例如四步)执行另一常规相位步进操作，以再次覆盖周期p，但这一次其中光栅g在不同的起始位置x0’
＝x0 δx,y0’
＝y0 δy。然后合并来自这两个相位步进操作的测量结果，以获得每个像素足够的非遮挡测量结果。然而，可能不需要两个相位步进操作覆盖整个周期，但如所描述的，这是优选的。可以进行两个以上这样的相位步进操作块。
89.除非在拟合操作中处理测量结果(下面在图8处更详细地讨论)，以允许从两个相位步进块进行这样的合并，否则该块步进方法可能吸引额外的剂量。然而，如果针对第二个或后续块的起始点在y方向上偏移m p，m是整数m＝1,2,3...，则可能不要求这样的处理。现在，可以合并来自两个块的测量结果，并且不要求额外的剂量。
90.在分布式步进策略中，存在没有中断的单个步进序列，并且移动到新起始点x0’
,y0’
。在分布式步进中，光栅g被位移的相位步分布在多条网格线上，在y方向上向个体相位步中的一些或每一个添加m p项。换句话说，对于给定的相位步进操作，对于单个步序列中的一些或每个步，相位步进宽度被放大m p。
91.扫描路径可以是沿着垂直于光栅结构st沿着x的过程的方向y的直线。备选地，如将在图4处下面将更详细地探索的，扫描路径是弯曲的，因此不总是沿着y方向，而是沿着方向x具有平行于光栅结构(光栅线)的位移分量。这允许在沿着方向x具有明显空间范围的缺陷的情况下收集非遮挡测量结果。在实施例中，扫描路径不一定必须弯曲以具有沿着方向x的位移。例如，扫描路径仍然可以是线性的，但与光栅线成一角度，诸如x、y坐标系中的线性对角扫描路径。
92.现在可以更详细地阐述用于分布式相位步进实施例的主要思想。在常规相位步进中，利用沿着y的不同位置处的光栅g进行测量，其中，j为从0到n-1范围的非负整数：
[0093][0094]
其中，y是垂直于光栅线的方向。然而，由于光栅结构st的周期性，根据以下内容位移光栅g也是可能的：
[0095][0096]
针对整数m以生成相同的相位步进。通常，步宽大于周期p，但不是所述周期p的倍数。例如，如在(2)中，可以选择p(1/n m)的步宽来实现这些条件。然而，在本文中步宽p(1/n m)仅是示例性公式并且不限制本公开。
[0097]
整数m导致扩大的步宽。如果m被选择得足够大，则可以确保缺陷足迹被投影到不同的探测器像素上，并且因此可以减少其对图像质量的不利遮挡影响。另一方面，优选保持m尽可能小，因为不需要的大步宽m将要求更多时间用于光栅运动，并且可能要求额外的光
栅区域。因此，期望选择放大的相位步(由(2)中的项定义)，使得即使缺陷对于多个相邻的物理步进位置遮挡相同像素，相位检索也足够鲁棒。例如，如果采取八个相位步，以下序列
[0098][0099]
其中，可以实现fj＝4，7，2，5，8，3，6，1，利用光栅结构的周期性以实现具有扩大m的相位步进宽度的模数p测量收集。m的值可以取决于光栅缺陷的预期大小来选择，如将更详细地探索的。该序列的特定优点在于，例如，如果任何五个后续步由g中的缺陷破坏，则剩余的三个仍将相当好地覆盖p的全光栅周期范围，或以角度术语，2π。在上述示例序列fj中，以大约135
°
的增量实现了整个周期上的良好扩展，其是以120
°
等距采样的良好近似。
[0100]
为了实现更好的均匀采样，本文可以有效地使用黄金比例具体地，(3)中的相位步进宽度可以放大这可能产生相位2π(模p)的接近均匀采样，并且j＝1,2
…
。任选地，相位步的数目j＝0,2,..n-1可以被配置为n个斐波那契数，以实现具有由项引起的放大步宽的等距采样的甚至更好的近似。
[0101]
参考图5，在沿着方向z的投影视图中，示出了被配置为实施上文所描述的相位步进策略的适合相位扫描机构psm的各种实施例的示意性框图。如由相位扫描机构psm实施的扫描路径是线性的或弯曲的。
[0102]
首先转到用于实施线性扫描路径的实施例，参考图5a，图5a示出了根据一个实施例的相位扫描机构。要扫描的光栅g适合地布置在内框架f中，并且内框架f安装在外框架f’中。框架f、f’中的每个耦合到相应的滑动机构sm、sm’，其一起允许到x和y方向两者上的独立运动。例如，可以使用导轨或槽机构，其中，滑动通过低摩擦涂层促进。另外或替代地，框架的滑动运动，并且与其一起，光栅g的滑动运动由滚珠轴承机构(诸如滚子等)机械地促进。布置了负责在x和y方向上的相应运动的相应致动器ac1、ac2。致动器ac1、ac2的电机轴被布置为分别平行于x方向和y方向施加致动力。图5a实施例中的致动器ac1、ac2可以同时操作，因此通过叠加，引起与两个方向x、y成一定角度的有效的直线运动。因此，可以实现与两个方向x、y成一定角度的直线运动，以实施例如光栅g的对角扫描路径。y方向上的位移促进相位步进，而x方向上的位移促进避免如上文所解释的像素遮挡。备选地，但在本文中不太优选，致动器ac1、ac2可以通过由x方向上的运动中断的y方向上的重复相位步进运动来顺序激活，以避免由缺陷区域dr造成的像素遮挡。在实施例中，如果在x方向上具有大小的缺陷dr是可忽略的，则没有沿着x的位移的沿着y的相位步进运动可能是足够的。然后可以在相位步进机构psm中使用单个致动器ac1。
[0103]
图5b示出了可以使用单个致动器ac的不同实施例。在该实施例中，由致动器引起的扫描路径是线性的，并且在相对于x和y方向的45
°
处，其中，单个致动器ac1的电机轴以所述角度45
°
布置。如在图5a中，光栅g可以布置在框架f中，该框架f使其角部可滑动地支撑在滑动机构sm中。如上文在图5a中，可以相反使用槽机构。如在图5a中，低摩擦涂层或滚子或其他机械促进可以被用于促进平滑运动。
[0104]
图5c示出了本文中优选的另一实施例，其中，扫描路径是弯曲的，使得网格g上的
每个点在曲线上行进。优选地，曲线是圆弧，并且扫描路径在所述圆弧上45
°
处，其中，旋转点的中心位于网格g的外部，以便在网格g扫出圆形扫描路径时保持网格g的取向沿着x和y方向平行。即，光栅g的边缘e1-e4保持平行于x和y方向，而光栅上的每个点扫出其自己的圆弧。图5c示出了弧形扫描路径上不同时刻t1、t2处的光栅g。
[0105]
在图5的实施例中，如果扫描路径不平行于y方向而是成一定角度，则优选的是，对于一些或每个步，沿着方向y的位移分量大于p。沿着分量y的相位步宽可以如上文写为p(1/n m)，其大于周期p，但不是所述周期p的倍数。沿着x的位移分量优选地足够大以避免遮挡。
[0106]
图6是根据一个实施例的图5c的实施例的更详细图示。光栅g在若干悬挂点sp1至sp4处悬挂在框架f中，诸如四个悬挂点sp1-sp4，如图6中的小圆形示意性所示。由图6提供的视图沿着投影方向z。
[0107]
有利地，在该实施例中，弯曲扫描路径可以利用单个致动器ac实施，如现在下面将更详细地解释的。悬挂点之一，例如悬挂点sp1，在所述单个致动器ac处的边缘e1处，而其他悬挂点sp2-4布置并分布在网格g的一些或所有其他侧面e2-e4处。在所示的实施例中，悬挂点sp2-4布置在网格的相邻边缘e2、e3处，但在悬挂点在相对边缘处的所有实施例中，这可能不一定如此。虽然示出了三个额外的悬挂点sp2-sp4，一个在一个边缘e3处，并且其他处的两个在边缘e2处，但是这不一定是要求的，并且在实施例中，仅在网格的相同或不同边缘e2-e4处的两个这样的悬挂点(相邻或相对)可能是足够的。优选地，为了促进更好的弧形光栅运动，至少两个悬挂点在相邻侧，留下大的一侧e4。虽然原则上仅仅两个悬挂点可以是足够的，一个sp1在致动器ac处，另一个sp2在与致动器定位的边缘e1相对或相邻的其他边缘e2-e4之一处，但是这可能导致不稳定的悬挂，并且在本文中较不优选。致动器的电机轴可在x方向上移动，并且适合地耦合到框架f的边缘e1。耦合是刚性的，使得当致动器沿着方向x拉动时，可以在框架上施加致动力。牵引力在正x方向上的右侧的图6的视图中。
[0108]
优选地，在悬挂点sp2-sp4而不是在致动器ac处的悬挂由相应的挠曲轴承fb2-fb4实施。图7更详细地示出了一个这样的挠曲轴承fb2。图7提供了在垂直于方向z的平面内挠曲轴承fb2的截面视图。其他挠曲轴承fb3、fb4优选地具有类似的结构。挠曲轴承fb2包括分别以相对关系布置在光栅g和框架f处的两个夹具cp1、cp2。每个夹具cp1、cp2分别包括一对钳口部分jp11、jp12和jp21、jp22。每对的第一钳口部分jp11、jp21分别耦合到光栅g和框架f。耦合可以通过胶粘、螺栓连接或其他方式。光栅g本身优选地安装在具有足够硬度的载体衬底(未示出)上，诸如玻璃，并且光栅经由所述载体衬底耦合到相应的钳口部分。
[0109]
挠曲轴承fb2还包括挠曲元件fe，诸如弹簧金属或其他适合的柔性材料的叶片。挠曲元件fe通过具有两个变薄区域tp1、tp2被构造成三个段se1、se2、se3。变薄区域tp1、tp2可以如图7所示通过切口布置，诸如形成在挠曲元件的两侧的相对凹槽。外段s1、s3被夹持到夹持部分cp1、cp2中。外段s1、s3由相应的一对钳口jp11、jp12、jp21、jp22牢固地保持。两个外段s1、s3中的每一个通过胶粘或螺栓连接或其他适合的固定与相应的一对钳口jp11、jp12、jp21、jp22保持接合。中心段s2桥接要在两个夹持部分cp、cp2之间延伸的间隙。代替于如图7所示的板簧或叶片，销挠曲件可以被用于挠曲元件fe。类似的挠曲元件fe’被用于在悬挂点sp1处将光栅g耦合到致动器ac。
[0110]
优选地，并且如图7所示，悬挂点sp2-sp4处的相应挠曲元件fe中的每一个在x、y坐标系中保持在45
°
处。在操作中，即，在光栅的相位步进期间，如图6所示的致动器ac沿着方
向x施加横向力，例如拉力。该横向拉力由夹具cp1、cp2转换为弯曲元件fe的变薄部分tp1和tp2处的局部弯曲，该局部弯曲围绕垂直延伸到截面图图7的平面中的轴。该轴穿过挠曲元件的变薄部分tp2之一，在那里产生挠曲元件绕其枢转的枢轴点pp。上述内容适用于挠曲轴承fb2-fb4中的每一个，每个挠曲轴承具有诸如枢轴点pp(对于轴承fb3、4未示出)。因此，单个致动器ac的动作将使得围绕每个轴承fb2-fb4处的三个枢轴点pp同时枢转。因此，整个光栅g沿着如根据图5c所示的圆形扫描路径在如图7中的x、y坐标系所示的假想参考圆中以45
°
移动，同时相应边缘e1-4沿着x和y方向保持平行。作为围绕pp枢转的结果，挠曲元件也围绕另一个变薄部分tp1弯曲，挠曲元件因此变形为细长的s形，其中，中心段s2优选地足够硬以不弯曲。致动器ac处的悬架sp1处的挠曲元件fe也在致动器ac动作时受到弯曲。
[0111]
框架f安装在成像装置中并保持固定，同时光栅g扫出如由三个枢轴点启用的弧。例如，如果光栅g是分析器光栅g2，则框架f安装在探测器dt处，而如果g是源光栅g0，则框架安装在源xs处。如图7中的布置完成，引起45
°
处的圆周运动将导致相同的幅度处的x和y方向上的位移分量，并且从而导致沿着y的均匀相位步进和沿着x的垂直于相位步进方向y的位移，以因此避免由像素造成的遮挡。为了确保可以通过优选地每个像素收集跨光栅周期p的足够数目的非遮挡测量结果(优选地至少三个)，将需要调节挠曲元件fe的长度(以及因此假想圆的直径)和由致动器ac沿着x的位移，如上文所描述的。特别地，需要要么通过先验知识要么通过使用缺陷评估器de来考虑位移值m和缺陷的大小。由光栅扫出的弧的角度是大约10
°
，但是这再次取决于缺陷的大小，人们希望缺陷的遮挡效果消除或至少减少。
[0112]
总之，如图所示布置的三个(或在实施例中为两个)挠曲轴承fb2-4允许框架与光栅g在圆形扫描路径上的纯平移运动(特别是，没有旋转)。轴承fb2-4的挠曲元件fe优选地通过其夹具保持彼此平行，并且在相应的x、y坐标系中保持在期望的角度(诸如45
°
)。
[0113]
如果成像轴z如图1所示是水平的，则图5c、6和7中的布置是特别有利的，在这种情况下，可以使用重力来稳定致动器ac的电机轴，以便减少不必要的机械间隙。
[0114]
在所有上述内容中，包括图5a、b中具有对角扫描路径的实施例，在本文中不需要严格遵守45
°
，并且本文中设想了该目标角度的任一侧的容差。换句话说，在适合角度的实施例中，本文优选地设想大约35
°‑
55
°
的范围。
[0115]
应当注意，弧形扫描路径也可以通过图5a中的实施例实施，通过相应地协调x和y方向上的增量位移来引起弧形路径的良好阶梯近似。然而，在该实施例中，可能要求两个致动器ac，而在图5c、6的实施例中，由于图7的新悬挂机构，仅要求单个这样的致动器ac。可以减少成本。
[0116]
现在参考图8中的流程图，图8示出了用于相衬和/或暗场成像的过程的步骤s810-s860。
[0117]
在步骤s830处，通过在x射线成像装置的采集操作期间沿着扫描路径位移dax/φ-成像促进器设备ifd执行相位步进操作，以因此采集每个探测器像素的强度测量结果的序列。该相位步进操作在本文中也可以称为“对象扫描”，因为要成像的对象在相位步进期间驻留在检查区域中。位移以离散步(在本文中被称为相位步)施加在成像促进器设备ifd上。成像促进器设备ifd可以包括光栅，该光栅具有取决于由x射线成像装置的x射线源生成的x辐射的平均能量的适合周期性。成像设施结构在相位步进期间暴露于x辐射。备选地，相位步进操作以连续位移而不是以步形式给予。备选地，对象扫描中的相位步进通过移动焦斑
materials 7，第134-137页(2008))中所描述的，以实现图像生成。优选地，在三通道正弦模型中包括至少三个拟合参数ti，di，φi。三个拟合参数分别表示三个贡献，即相衬、暗场信号和衰减。正弦模型由图像生成器igen拟合到相位曲线，以因此特别计算dax和/或φ图像以及衰减(也称为“透射”)图像，尽管这在本文中不太感兴趣。可能要求计算明显多余的透射图像，以正确考虑三种对比效应，因为否则在dax和/或φ-通道中产生不正确的贡献。
[0128]
优化流程被用于将测量的一系列投影拟合到模型中。该过程可以被理解为成本函数，并且拟合操作可以被公式化为优化问题。还设想了任何适合的优化方案，诸如梯度下降、共轭梯度、newton-raphson、随机梯度、最大似然法、其他统计技术或其他。也可以使用诸如神经网络或其他机器学习技术的非分析方法。
[0129]
在实施例中，以相位检索算法为基础的优化问题可以公式化为：
[0130][0131]
特别地，优化中的任务是通过调节拟合参数(t、d、φ)来改进成本函数δ。在这种情况下，参数要在优化中调节，使得由成本函数δ返回的值(“成本”)减小。在信号模型中可以使用超过三个通道，这取决于人们希望考虑的对比度机制的数目。
[0132]
由于如本文所设想的相位步进方案，因此参考数据的参考值现在是相位步j相关的。因此，可以对每个像素i执行“常规”相位步进s810，导致参考值a
ij
、v
ij
和ψ
ij
或每个图像像素i和相位步j。然后通过成本函数δi的逐像素最小化来完成用于对象扫描(其中对象ob在检查区域中)的相位检索s850。
[0133]
更详细地，参考数据包括参考值a
ij
、v
ij
和ψ
ij
。类似于(4)，参考值也通过与空白扫描中收集的数据类似的信号模型拟合过程获得。然而更特别地，对于每个步进位置j，收集检查区域中没有对象的另一系列n'个测量结果b
ijk
。通过对每个像素i和每个期望的分布式相位步进位置j最小化以下成本来获得参考值：
[0134][0135]
在等式(4)、(5)中，w
ijk
、w
ij
项是任选的加权因子，诸如相关因子。
[0136]
对于在空白扫描中收集参考数据，可以使用上文所提到的块步进策略，其中，光栅g从(x0，y0)开始，然后在(x0’
，y0’
)处开始，等等。
[0137]
当分布式相位步进策略被用于对象扫描时，可能需要在空白扫描中为分布式步进点中的每个采集更多的参考数据，如与块步进策略相反，其中，仅需要为两个(或更多个)起始位置(x0,y0)、(x0’
,y0’
)收集参考数据，如块步进策略中所使用的。
[0138]
如上文所提到的，g0可以是步进的，因为它具有最小的大小，并且因此更容易步进。然而，由于大大小和g2由若干较小大小的光栅m1-4片块组装，g2比g0更容易遭受缺陷。因此，将所提出的方法与g2的步进组合是期望的。
[0139]
将理解，对于使用本文所提出的相位步进策略进行步进的每个光栅g0-g2，需要根据(5)在空白扫描和相位检索中利用相位步进获得相应的参考数据集。对于光栅g0-g2中的每一个，具有如上文在图5-7处所描述的相应相位步进机制可以允许补偿基本上所有的光栅缺陷，但是对于某些应用来说，管理所得的大量参考数据可能是不期望的。因此，在实施
例中，可以优选地仅对可以预期包括最多缺陷的(一个或多个)光栅进行相位步进，诸如由模块组装的大光栅g2。任何单个光栅、任何两个光栅或如所述，所有三个光栅可以利用所提出的相位步进策略进行步进。
[0140]
代替于或者补充如上文在图5-7中所描述的用于移动光栅g中的至少一个的机械相位步进机构psm，可以移动焦斑fs以实现相对于光栅g中的至少一个的扫描路径。这可以通过使用上文所提到的实施例中的任一个来实现，诸如电子束的静电偏转等。在具有可移动焦斑的实施例中，以上所描述的全部适用，其中，投影放大倍数被分解，使得可以在探测器dt处以正确的、即大于周期p或大于p的倍数的有效相位步宽来收集测量结果。优选地，当在步骤s810中收集参考数据时，特别是对于源光栅g0，可以进行经由焦斑fs移动的相位步进。
[0141]
图像处理系统ips的部件，特别是图像生成算法igen和致动器控制器cl可以被实施为一个或多个软件模块，在一个或多个通用处理单元pu(诸如与成像器xi相关联的工作站)上运行，或者在与一组成像器相关联的服务器计算机上运行。
[0142]
备选地，图像处理系统ips或控制器cl的一些或所有部件可以被布置在硬件中，诸如适合编程的微控制器或微处理器，诸如fpga(现场可编程门阵列)，或者被集成到成像器is中的硬线ic芯片、专用集成电路(asic)。然而，在另一实施例中，图像处理系统可以部分地以软件和部分地以硬件实施。
[0143]
图像处理系统的不同部件可以在单个数据处理单元pu上实施。备选地，一些或多个部件被实施在不同的处理单元pu上，可能以分布式架构远程布置并且可连接在适合的通信网络中，诸如在云设置或客户端-服务器设置等中。
[0144]
本文所描述的一个或多个特征可以被配置或实施为或具有在计算机可读介质内编码的电路和/或其组合。电路可以包括分立和/或集成电路、片上系统(soc)及其组合、机器、计算机系统、处理器和存储器、计算机程序。
[0145]
在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或一种计算机程序单元，其特征在于适于在适当的系统上执行根据前面的实施例之一所述的方法的方法步骤。
[0146]
因此，所述计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或诱发以上描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作以上描述的装置的部件。所述计算单元能够适于自动地操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器由此可以被装备为执行本发明的方法。
[0147]
本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
[0148]
更进一步地，所述计算机程序单元能够提供实现如以上所描述的方法的示范性实施例的流程的所有必需步骤。
[0149]
根据本发明的另一示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如cd-rom，其中，所述计算机可读介质具有存储在所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面部分描述。
[0150]
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质(具体地但不必要地，非瞬态介质)上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算
机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。瞬态存储介质也在实施例中被设想。
[0151]
然而，所述计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并能够从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可用于下载的介质，其中，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的之前描述的实施例之一所述的方法。
[0152]
必须指出，本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体而言，一些实施例参考方法类型的权利要求加以描述，而其他实施例参考设备类型的权利要求加以描述。然而，本领域技术人员将从以上描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本技术公开。然而，所有特征能够被组合以提供超过特征的简单加和的协同效应。
[0153]
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。
[0154]
在权利要求中，词语“包括”不排除其他单元或步骤，并且，词语“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记，无论它们是数字、字母数字或一个或多个字母的组合，或上述任何一个的组合，都不应被解释为限制范围。