111年:放射器材(1)

採用濾波反投影技術進行單光子發射電腦斷層影像重建時,下圖為各種濾波器(filter)的反應曲線圖,下列敘述何者正確? 圖片

Acutoff frequency 越高,影像越平滑
BButterworth filter 對於原始訊號改變最少
C對於高頻雜訊的去除,使用 Butterworth 較 Hann 效果佳
DParzen filter 去除的訊號最少

詳細解析

本題觀念:

單光子發射電腦斷層(SPECT)使用濾波反投影(Filtered Backprojection, FBP)技術進行影像重建時,會先使用 Ramp filter 來修正單純反投影造成的星狀假影(star artifact)和影像模糊。然而,Ramp filter 會隨著空間頻率增加而線性放大訊號,導致高頻雜訊(如:Poisson noise)被嚴重放大。因此,必須加上一個低通濾波器(Low-pass filter,又稱 Window function)來抑制高頻雜訊。本題考查常見低通濾波器(Butterworth, Hamming, Hann, Parzen)在頻域中的衰減特性及其對影像的影響。

影像分析:

圖片為不同低通濾波器(Window filter)在頻域(Frequency, cycles/pixel)中的振幅(Amplitude)反應曲線:

  1. X軸(Frequency):代表空間頻率,低頻區域包含影像的主要結構與對比(即原始訊號);高頻區域則包含影像的邊緣細節與雜訊。
  2. Y軸(Amplitude):代表訊號保留的比例(0 到 1.0)。數值為 1.0 表示該頻率的訊號被100%保留;數值越低表示該頻率的訊號被去除(衰減)得越多。
  3. 各濾波器曲線特徵
    • Butterworth filter

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