111年:醫物幅安(1)

依照 Nyquist theorem ,下列那種影像採樣策略可以避免 aliasing artifact ?

A採樣頻率> 2倍影像最大頻率
B採樣頻率< 2倍影像最大頻率
C採樣頻率> 1/2倍影像最小頻率
D採樣頻率< 1/2倍影像最小頻率

詳細解析

本題觀念:

奈奎斯特定理(Nyquist-Shannon sampling theorem)是數位信號處理與醫學影像學中的核心基礎。該定理指出,為了將連續信號數位化並能在之後完美重建為原始信號且不發生失真,其採樣頻率(Sampling frequency)必須嚴格大於被測信號中最高頻率成分的兩倍。如果採樣頻率不足,高頻信號會被錯誤地記錄並重疊至低頻信號上,這種現象稱為混疊(Aliasing),在醫學影像中則會產生混疊假影(Aliasing artifact)。

選項分析

  • (A) 採樣頻率> 2倍影像最大頻率正確。依據奈奎斯特定理,這正是避免混疊假影發生的必要條件(Fs>2×FmaxF_s > 2 \times F_{max})。確保取樣率足夠高,能夠完整記錄並還原影像中的高頻(如邊緣與細節)資訊而不發生錯誤折疊。
  • (B) 採樣頻率< 2倍影像最大頻率:錯誤。當採樣頻率小於兩倍最高頻率時,即為「欠採樣(Undersampling)」,此時必然會發生混疊現象(Aliasing),導致高頻信號「摺疊(fold back)」進入低頻區間而產生假影。
  • (C) 採樣頻率> 1/2倍影像最小頻率:錯誤。奈奎斯特定理的標準是建立在「最大頻率(最高頻率)」之上,而非最小頻率。
  • (D) 採樣頻率< 1/2倍影像最小頻率:錯誤

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