Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
| A6M31ANS |
Analýza signálů |
| Role: | |
Rozsah výuky: | 3P+2C |
| Katedra: | 13131 |
Jazyk výuky: | CS |
| Garanti: | |
Zakončení: | Z,ZK |
| Přednášející: | |
Kreditů: | 6 |
| Cvičící: | |
Semestr: | Z |
Webová stránka:
https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A6M31ANS
Anotace:
Vysvětlení principů a metod číslicového zpracování jednorozměrných biologických signálů. Digitalizace a kvantování biologických signálů. Číslicová filtrace v časové oblasti a ve frekvenční oblasti. Decimace, interpolace a banky filtrů. Krátkodobá Fourierova transformace a vlnková transformace. Korelační, spektrální a koherenční analýza. Lineární predikce a autoregresní (vyhlazená) spektra. Cvičení jsou zaměřena na praktické zvládnutí moderních metod analýzy a zpracování biologických signálů.
Výsledek studentské ankety předmětu je zde:
A6M31ANS
Cíle studia:
Cílem studia je získat základní informace z oblasti zpracování signálů a především schopnost prakticky používat vybrané metody analýzy a zpracování biologických signálů.
Osnovy přednášek:
| 1. | | Popis LTI systémů v časové a frekvenční oblasti. Lineární konvoluce, stabilita, kauzalita. 2. Uživatelský návrh číslicových FIR filtrů, jejich analýza a simulace, lineární fáze. |
| 3. | | Uživatelský návrh IIR číslicových filtrů, kvantování a jeho důsledky. |
| 4. | | Úvod do spektrální analýzy. Typy Fourierových transformací a důsledky. DFT. |
| 5. | | Realizace cyklické konvoluce, zpracování dlouhých signálů ? OLA, OLS. Filtrace ve frekvenční oblasti. 6. Krátkodobá FT: časově-frekvenční rozklad signálu, spektrogram, princip neurčitosti. Vlnková transformace. 7. Převzorkování ? decimace a interpolace. Banky filtrů, realizace vlnkové transformace. |
| 8. | | Střední hodnota, výkon, autokorelace ? využití pro zpracování biologických signálů. |
| 9. | | Vzájemná korelace, vzájemná spektrální výkonová hustota, koherenční analýza. |
| 10. | | Kumulační součty. Přizpůsobená filtrace. Mediánová filtrace. |
| 11. | | Příklady detekce a lokalizace náhlých změn v biologických signálech. 12. Lineární predikce, parametrické metody, základy adaptivní filtrace, adaptivní potlačování rušení. 13. Vztah číslicových a analogových systémů, diskretizace spojitých systémů, volba periody vzorkování. |
| 14. | | Rezerva. |
Osnovy cvičení:
| 1. | | Shrnutí potřebných informací k používání nástrojů a dat ve cvičeních. MATLAB: proměnné, matice, cykly, načitání signálů, generování sinusovky, šumu a dalších signálů. |
| 2. | | Základní operace při zpracování biologických signálů. Filtry: poloha nul a pólů, stabilita, impuslová odezva, přenosová funkce, frekvenční a fázová charakteristika, IIR a FIR 1. řádu, hřebenový filtr. |
| 3. | | Návrh FIR filtrů. Popis oken, návrh metodou oken, realizace filtrace. |
| 4. | | Návrh IIR filtrů, ověření návrhu, simulace. Tolerančni pole, typy aproximací. |
| 5. | | DFT a FFT, spektrum opakovaného signálu, prosakováni ve spektru a váhovaní oknem. |
| 6. | | Krátkodobá Fourierova transformace a její použití. Časové a frekvenční rozlišení FFT, filtrace ve frekvenční oblasti, segmentace signalů, spektrogram. |
| 7. | | Decimace a interpolace, průměrný QRS komplex. Odstraňování kolísání isolinie - EEG, EKG. |
| 8. | | Odhad charakteristik náhodných signálů I 9. Výkonová spektrální hustota signálů (EEG, EMG, EKG)- vyhlazení a frekvenční rozlišení. |
| 10. | | Korelační a koherenční analýza vztahu mezi mozkovými a svalovými artefakty. |
| 11. | | Příklady použití speciálních technik v analýze EEG, EMG, EKG signálů. |
| 12. | | Detekce a lokalizace náhlých změn v časové a frekvenční oblasti - adaptivní prahování - detekce svalových artefaktů v EEG, detekce QRS komplexů. |
| 13. | | Autoregresní modelování EEG a řeči. Adaptivní odstraňování síťového rušení v EEG a EKG. |
| 14. | | Rezerva |
Literatura:
| 1. | | Uhlíř, J., Sovka, P.: Číslicové zpracování signálů. Ediční středisko ČVUT Praha, 2002, Monografie ČVUT FEL ? |
druhé vydání
| 2. | | Jan, J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů. Vysoké učení technické v Brně, 1997 |
| 3. | | Sovka, P., Pollák, P.: Vybrané metody číslicového zpracování signálů. Ediční středisko ČVUT Praha, 2001 |
| 4. | | Tompinks, W. J.Biomedical Digital Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1993. |
| 5. | | Openheim, A.V., Shafer, R.W.: Discrete-Time Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998 |
Požadavky:
Zápočet bude udělen na základě práce ve cvičeních během semestru, popřípadě na základě odevzdání alespoň deseti domácích úkolů. Vzhledem k náročné látce budou v průběhu semestru realizovány dva testy, jejichž bodové hodnocení bude připočteno k hodnocení závěrečného testu. Předmět bude zakončen závěrečným písemným testem, případně ústní částí zkoušky.
Klíčová slova:
analýza a zpracování biologických signálů, diskretizace spojitých systémů, kvantování, číslicová filtrace, korelační a spektrální analýza, vlnková transformace a banky filtrů, převzorkování, lineární predikce, Wienerova filtrace
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Plán |
Obor |
Role |
Dop. semestr |
| Stránka vytvořena 19.3.2025 17:50:54, semestry: Z/2025-6, L/2024-5, L/2025-6, Z/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |