Abtastung (Signalverarbeitung)
Englisch: sampling
Definition
Die Abtastung bezeichnet in der Signalverarbeitung die Messung eines kontinuierlichen analogen Signals in regelmäßigen zeitlichen oder räumlichen Abständen. Dabei entsteht aus dem kontinuierlichen Signal eine diskrete Folge von Messwerten.
Physikalischer Hintergrund
In vielen technischen und medizinischen Systemen liegen Signale zunächst in analoger Form vor. Um diese Signale digital weiterverarbeiten zu können, müssen sie in diskreten Abständen gemessen werden. Jeder dieser Messpunkte wird als Abtastwert bezeichnet. Die Abstände zwischen den einzelnen Messungen werden durch die Abtastfrequenz bestimmt.
Nyquist-Kriterium
Damit ein Signal ohne Informationsverlust digitalisiert werden kann, muss die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste im Signal enthaltene Frequenz. Diese Bedingung wird als Nyquist-Kriterium bezeichnet.
Wird das Nyquist-Kriterium nicht erfüllt, können Aliasing-Artefakte auftreten.
Bedeutung in der Radiologie
In der medizinischen Bildgebung entspricht die Abtastung der diskreten Erfassung räumlicher oder zeitlicher Signale durch Detektoren. Beispiele sind:
- Pixelmatrix eines Flachdetektors in der Projektionsradiographie
- Voxelstruktur in der Computertomographie
- Abtastung des k-Raums in der Magnetresonanztomographie
Die Abtastung bestimmt wesentlich die erreichbare Ortsauflösung eines Bildgebungssystems.