114年:核醫診療(1)

有關Butterworth濾波器應用於SPECT影像之敘述,下列何者錯誤?

AButterworth濾波器可利用截止頻率及功率因子控制通過訊號的多寡
B截止頻率愈低,濾波後的影像更平滑
C截止頻率愈高,能保留更多影像高頻的訊號而降低影像平滑度
DButterworth濾波器功率因子越大,其濾波函數曲線斜率愈小

詳細解析

本題觀念:

在單光子發射電腦斷層掃描(SPECT)的影像重建中,最常使用的反投影濾波法(Filtered Back Projection, FBP)會搭配低通濾波器(Low-pass filter)來去除影像的高頻雜訊。Butterworth 濾波器是核子醫學中最常使用的低通濾波器之一,其頻率響應函數主要由兩個參數決定:

  1. 截止頻率(Cut-off frequency, fcf_c:決定濾波器開始大幅衰減訊號的頻率點。
  2. 功率因子(Power factor)或階數(Order, nn:決定濾波器在截止頻率附近的衰減速率或曲線的陡峭程度(Steepness)。在部分文獻中,公式會寫為 1/[1+(f/fc)2n]1 / [1 + (f / f_c)^{2n}],其中 2n2n 即被稱為功率因子。

選項分析

  • A: Butterworth濾波器可利用截止頻率及功率因子控制通過訊號的多寡 此敘述正確。Butterworth 濾波器的設計正是透過調整「截止頻率」來決定保留哪些頻率段的訊號,並透過「功率因子」來決定訊號衰減的快慢,兩者共同控制了最終通過的訊號總量與頻率分布。

  • B: 截止頻率愈低,濾波後的影像更平滑 此敘述正確。截止頻率設定得越低,代表允許通過的最高頻率越低,有更多的高頻訊號(包含影像邊緣細節與背景雜訊)被濾除。因此,

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