X射线成像技术的出现和发展对人类社会产生了深远的影响,尤其在无损检测和医疗等领域的广泛应用,给人们带来了极大的便利。在面对传统成像技术无法实现弱吸收物质检测的问题时,X射线相衬成像顺势而生,其中,基于泰伯劳干涉仪的相衬成像方法实现了在常规光源上的成像,迈出了走向临床应用的关键一步。对于常规光源的光栅相衬成像技术,由于对光栅制作工艺的苛刻要求,三光栅成像系统的复杂性以及数据采集时间长而导致样品接受的高辐射剂量等问题,使其迟迟无法走向实际应用。为此,世界各国的科研人员积极展开研究,寻求解决方案。由美国学者Han Wen等人提出的利用单光栅通过傅里叶变换恢复图像信息的方法,引起了各国研究人员的热切关注。该方法只需一块普通的吸收光栅,降低了对光栅制作工艺的要求和系统的复杂度。同时,采用傅里叶变换的信息恢复算法,只需采集单幅样品图像,减小了样品接受的辐射剂量,更适合于临床应用。本文基于X射线单光栅相衬成像方法,在实验室环境下展开了单光栅多衬度图像获取技术的研究,涉及系统搭建,信息恢复以及伪影矫正等方面,具体内容如下:1、根据单光栅相衬成像理论,梳理出单光栅多衬度图像恢复流程。在实验室条件下搭建X射线单光栅成像系统并进行实验,通过傅里叶变换的信息提取算法,恢复样品的吸收、相位和散射三种衬度图像。2、针对单光栅多衬度图像恢复过程中的频谱混叠现象,从信息恢复算法的角度分析了其产生伪影的机理。根据可见光中处理混叠效应的启示,提出新的图像采集方式和伪影矫正算法,并通过具体实验对所提方案进行验证。3、关于多衬度图像恢复中出现的莫尔条纹,本文分析解释了该伪影产生的机制,通过几何遮光原理,推导出莫尔伪影的参数公式。结合对莫尔条纹变化的理论分析和成像系统的结构特征,提出旋转光栅和调节光栅投影频率两种方案来消除莫尔伪影,并用具体实验证明其可行性。较常规的频域滤波技术而言,所选方案在尽可能不损失图像信息的前提下,能有效改善图像质量,提高信噪比。