在同步辐射实验中经常需要用到掠入射式反射镜实现光路变换。这种掠入射式反射镜是一种大尺寸的高精度光学表面,用于聚焦X射线光束。这种反射镜的面型误差直接影响光束聚焦焦斑尺寸。本课题的目标是无损面型误差检测。实验的基本原理是X射线光栅相位衬度成像。课题组设计搭建了基于相位衬度成像的X射线波面检测装置,用于检测反射镜表面的面型变化。通过理论分析和实验研究确定了 X射线波面检测装置的可行性。本人主要完成了 X射线波面检测装置的电路系统搭建,运动控制系统设计,图像软件算法系统设计,以及完成了相位步进信息提取方法的研究和仿真工作。主要研究内容和贡献如下:(1)本文从X射线与物质作用开始分析X射线与物质作用特性,进而引出X射线相位衬度成像。通过对比分析相位衬度与吸收衬度成像,并且分析了多种相位衬度成像的优缺点,确定了本文的X射线波面检测方案。设计并搭建了 X射线波面检测装置,经过实验验证了实验装置的可行性。本人负责的电路系统,运动控制系统实验过程运行良好,可以精确控制多个实验台移动,实现了实验台的多自由度运动。搭建的监控装置实现了工作人员远程控制实验台。(2)本文依据X射线探测器参数结合Matlab设计了基于Matlab的图像处理软件系统,实现了在Matlab上记录原始图像,直接通过基于Matlab的上位机软件实现图像处理工作。主要的图像处理算法包括:光照不均匀修正算法,组合滤波器滤波去噪算法,图像增强算法,阈值分割算法,莫尔条纹细化算法,莫尔条纹间距测量算法。本人将这些图像处理算法封装在基于Matlab的图像处理上位机软件中,这样可以实现方便快捷地进行图像采集处理工作。(3)在对莫尔条纹图像处理中算法中,分析了不同的光照不均匀修正算法,最终确定了采用二维Gamma校正算法进行光照不均匀校正。在滤波去噪算法中,通过对比分析空域滤波算法和频域滤波算法并且考虑了莫尔条纹的条纹特性,设计了一款针对莫尔条纹特性的组合滤波器,通过组合滤波器进行滤波去噪可以得到完整的莫尔条纹信息。在图像增强算法中,分别使用直方图均衡化算法和高帽低帽算法来对图像进行图像增强处理,根据实验效果决定采用了高低帽算法实现图像增强。采用了 Ostu阈值分割算法实现图像分割以及条纹细化,计算结果符合预期目标。(4)本文结合X射线相衬成像特点,分析了莫尔条纹信息提取方法,设计了相位步进信息提取法。结合相位解包裹算法,应用最小二乘相位解包裹算法,对光栅相位步进信息提取进行了仿真分析得到了光栅相位步进展开曲线,相位步进展开图,进而得到光栅相位步进的三维相位图,从而验证了通过最小二乘相位解包裹算法可以实现X射线波面检测装置莫尔条纹图像相位信息提取。通过相关实验分析进一步验证了该算法的正确性。