原文链接:Exactly where are the spatial frequencies are located in k-space?
- 概要

概括地说,k空间的中心包含低空间频率信息,决定图像整体的对比度,亮度和基本形状;k空间的周边包含高空间频率信息(边缘,细节,尖锐的过渡)。
k空间的数据单元通常在以kx和ky为主轴的矩形网格中显示,k空间中的kx和ky轴与图像中的水平轴(x-)和垂直轴(y-)对应,但是kx和ky轴表示x-和y-方向的空间频率而不是位置,k空间中每个数据点(kx,ky)也并不与图像中每个像素点(x,y)一一对应。k空间中每个点含有最终图像中所有像素的空间频率和相位信息,反过来,图像中的每个像素也映射到k空间中所有的点。
kx轴上的点表示沿图像x方向的频率部分,ky轴上点反应图像沿y方向的频率部分。一个方块的图像,方块的边与图像的x轴和y轴对齐,此图像的k空间图像如右上图所示。
如果方块旋转45°,对应于方块边缘的主要空间频率也将与kx轴和ky轴成45°。平面图像波的角度和k空间位置之间的关系如下所示。
![]() 一个方块的图像 |
![]() 对应的k空间表示 |
![]() 旋转方块的图像 |
![]() k空间频率相应旋转 |

当然,真实的图像在所有方向上都有频率分量,造成k空间具有“银河”状的外观。k空间中特定位置的一颗明亮的“星”暗示此点表示的空间频率对最终图像有积极的贡献。


物体尺寸(左)与k空间表示频率范围(右)之间的反比关系
最后一点,成像物体的物理尺寸和k空间中频率的宽广程度成反比。换句话说,小物体(像右图中的小白圆圈)有涟漪到k空间的边缘,而较大的物体的频谱能量更多聚焦于k空间的中心。
随着物体的增大,仅需要各个方向少量的低空间频率来表示。极限情况下(物体填充整个FOV),仅需要一个常数傅里叶项。对非常大的物体,其k空间表示收缩为(kx, ky) = (0, 0)处的一个数据点,它的值反应图像的平均亮度。
- 参考材料
- Mezrich R. A perspective on k-space. Radiology 1995; 195: 297-315. [review].
- Miller K. MRI image formation (ppt). On-line lecture notes available at users.fmrib.ox.ac.uk/~karla/teaching/image_formation.ppt
- "Spatial frequency". Wikipedia, The Free Encyclopedia.
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