X射线相位衬度成像技术将弱吸收的轻元素物质引入到X射线成像可检测的物质范围内,是X射线成像领域最新的研究方向之一。发展至今相衬成像已有多种成像技术,其中类同轴法成像光路简单,易于实现,应用比较广泛;光栅相衬成像方法对光源和探测器的要求不高,有较强的实用价值。本文着眼于X射线类同轴法相衬成像和光栅法相衬成像方法的研究,对其成像原理和相位复原的方法进行了研究。 本文首先对自由传播过程中的菲涅耳衍射原理进行了阐述和推导,进一步推导了类同轴法相衬成像的基本模型,并在一定前提下,对基本模型进行简化处理。使用计算机模拟了相衬成像结果,并采集了真实相衬成像实验数据。然后使用上述类同轴相衬成像数据进行相位复原,对以下算法进行了验证。基于TIE法的直接法相位复原主要思路为使用完全多重网格算法对泊松方程进行求解实现相位复原,适用于成像距离较小的情况,复原低频分量的效果较好。基于ER法的迭代法相位复原主要思路为使用空间限制和频域限制反复迭代实现相位复原,适用于成像距离较大的情况,收敛速度很快,复原高频分量的效果较好。为了克服直接法和迭代法的局限性,将TIE法和ER法结合到一起使用。用TIE重建出来的相位图作为ER算法的初始条件,再使用ER算法进行迭代相位复原。扩大了适用的成像距离,增加收敛速度,而且没有显著增加计算量。 本文又从X射线照射光栅产生Talbot效应出发,研究了光栅相衬成像原理。由于光栅法相衬成像必须提取出折射角信息,才能得到物体的相位信息,所以信息提取算法是光栅相衬成像的关键。本文讨论了最简法、莫尔条纹法、相位步进法等三种主要相位信息提取算法的基本原理和优缺点之后,使用基于反视角的光栅相衬成像的相位复原法。并通过模拟实验对此算法进行了模拟。模拟证明,反视角法只需要采集三幅相衬图像,基本能够达到相位步进法相位信息提取的效果。