112年:放射器材(1)

如下圖所示,左邊為三條 Butterworth filter 頻率響應圖,power分別設成 1.0、5.0、20.0,cutoff frequency 皆設為0.5 (1/cm);右邊四圖,左上為沒加Butterworth filter的結果,a、b、c三圖,依次最可能是套用何編號之濾波? 圖片

Aa:①;b:②;c:③
Ba:①;b:③;c:②
Ca:②;b:③;c:①
Da:③;b:②;c:①

詳細解析

本題觀念:

在核子醫學影像(如 SPECT)的影像重組過程中,若僅使用濾波反投影(Filtered Backprojection, FBP)中的 Ramp filter,雖然能消除星狀假影,但會大幅放大高頻雜訊(如統計雜訊)。為了在保留影像邊緣細節與去除高頻雜訊之間取得最佳平衡,臨床上常會疊加一個低通濾波器(Low-pass filter),其中最廣泛使用的即為 Butterworth filter

Butterworth filter 具有兩個核心調整參數:

  1. 截止頻率 (Cutoff frequency, fcf_c):決定濾波器開始大幅度衰減影像頻率訊號的轉折點。本題固定為 0.5 (1/cm)。
  2. 功率因子 (Power factor) / 階數 (Order, nn):決定濾波器在截止頻率附近的衰減斜率(roll-off steepness)。功率因子越大,頻率響應曲線的下降幅度越陡峭。

影像分析:

1. 頻率響應圖(左圖)分析: 本圖展示了在固定截止頻率(0.5)下,三種不同 Power factor 的 Butterworth filter 曲線:

  • 曲線 ① (Power factor = 1.0):衰減斜率最為平緩。在低頻區(f<0.5f < 0.5)會過度衰減真實的影像訊號,導致對比度下降;

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