113年:放射診斷(2)

下列那一項影像處理的遮罩(mask)會產生高通濾波器的效果?

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詳細解析

本題觀念:

在數位影像處理中,空間濾波(Spatial filtering)是利用一個稱為遮罩(mask、kernel 或 filter)的矩陣,與原影像的像素矩陣進行卷積(convolution)運算。根據遮罩內數值的特性,可以達到不同的影像處理效果:

  1. 低通濾波器(Low-pass filter):主要用於影像平滑化(smoothing)與去雜訊。其遮罩內的數值通常皆為正數,且總和通常大於零(實務上常將總和正規化為 1)。這種濾波器會保留影像的低頻成分(平緩變化的區域),濾除高頻成分(邊緣與細節)。
  2. 高通濾波器(High-pass filter):主要用於影像銳化(sharpening)與邊緣偵測(edge detection)。其遮罩內的數值通常包含正數與負數,且所有數值的總和為零。這意味著在影像中灰階值均勻(無變化,即低頻或直流成分)的區域,計算結果會是 0,從而濾除低頻成分;而在灰階值有劇烈變化(如邊緣)的區域,則會產生非零的數值,達到強化高頻特徵的效果。

影像分析:

題目提供了四個 3×33 \times 3 的遮罩(mask)影像:

  • 選項 A 圖片:遮罩數值為 [1, 2, 1; 2, 4, 2; 1, 2, 1]。所有數值皆為正數,中心權重最高,向外遞減。所有數值的總和為 $1+2+1+2+4+2+1

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