Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
https://moodle.fel.cvut.cz/courses/BAB31ZZS
Anotace:
Úvodní předmět ke studiu číslicového zpracování signálů (DSP). Předmět představuje základní teorii signálů s důrazem na praktické využití a analýzu zejména reálných časových řad ale i obrazů z různých vědních oborů (měření, řeč, akustika, elektrofyziologie a biomedicína). Cvičení jsou postavena pro postupné osvojování si programového systému MATLAB, který poskytuje příjemné a snadno ovladatelné uživatelské prostředí s grafickým i zvukovým výstupem. Získané znalosti uplatníte v dalších předmětech, projektech, závěrečných pracích a zejména v široké technické praxi.
Cíle studia:
Osvojení si základních programovacích technik, postupů a principů analýzy nejen biologických signálů a dat
Osnovy přednášek:
| 1. | | Jedno- a N-rozměrné signály, základní dělení, kvantování, vzorkování. Úvod do prostředí MATLAB. |
| 2. | | Fourierova transformace (obecná, řady, disktrétní), periodizace, aliasing |
| 3. | | Výkonová spektrální hustota, zahuštění, prosakování, spektrogram, odhad spektra |
| 4. | | Korelace (autokorelace, křížová, vzájemná výkonová spektrální hustota, koeficient) |
| 5. | | Lineární časově invariantní systémy (LTI), přenosová funkce, impulzní odezva, cyklická konvoluce |
| 6. | | Filtry s konečnou impulzní odezvou (FIR), ideální dolní propust, realizace dolní/pásmové/horní propusti, mřížková struktura, z-transformace a membránový model |
| 7. | | Filtry s nekonečnou impulzní odezvou (IIR), mřížková struktura, Butterworthova, Chebyshevova a eliptická aproximace, filtrace bez posunu fáze |
| 8. | | Autoregresní modelování (LPC), převzorkování, Hilbertova transformace |
| 9. | | Obálka signálu, nelineární operace a parametrizace signálů (energetická, frekvenční, stochastická), časová segmentace, detekce lokálních maxim, morfologické operace |
| 10. | | Obrazy 1: jasové a geometrické transformace |
| 11. | | Obrazy 2: 2D-filtrace, 2D-korelace |
| 12. | | Statistická analýza v praxi (míra shody, odchýlené hodnoty, p-hodnota, párové testy, věcná významnost, korekce vícenásobného testování) |
| 13. | | Přednáška z praxe (signály) |
| 14. | | Přednáška z praxe (obrazy) |
Osnovy cvičení:
| 1. | | Úvod do MATLAB, operace s vektory a maticemi, skriptování, řešení soustavy rovnic, vlastní funkce. Geneze signálů, harmonický signál, vzorkovací teorém, kvantizační šum |
| 2. | | Rychlá Fourierova transformace (FFT), spektrum, aliasing, filtrace ve spektru |
| 3. | | Spektrogram, prosakování, zahuštění, důsledky segmentace na časové/frekvenční rozlišení, formantová analýza samohlásek |
| 4. | | Korelace: měření časového zpoždění, vzájemná spektrální hustota, analýza ozvěny. Podobnost jevů - počet nakažených a zemřelých COVID-19. |
| 5. | | Identifikace LTI systému, konvoluce. |
| 6. | | FIR filtry, návrh metodou oken sinc(), hřebenový filtr, MA-filtr, detekce náběžných hran |
| 7. | | IIR filtry, návrh filtru, filtrace bez posunu fáze |
| 8. | | Převzorkování, decimace, interpolace, filtrace extrémně pomalých složek, detekce srdečního cyklu. LPC, kriteriální podmínky odhadu řádu modelu. |
| 9. | | Parametrizace signálu, analýza svalové kontrakce v EMG, detekce R-špiček v EKG |
| 10. | | Jasové a geometrické transformace obrazu, koregistrace obrazů |
| 11. | | Hledání vzorců v obraze (OCR Morseovy abecedy) pomocí korelace a klasifikátoru |
| 12. | | Statistika v praxi |
Literatura:
| 1. | | Čmejla, R., Sovka, P.: Úvod do číslicového zpracování signálů - cvičení. ČVUT Praha 2005. |
| 2. | | Uhlíř, J., Sovka, P., Čmejla, R.: Úvod do číslicového zpracování signálů. ČVUT Praha 2003. |
| 3. | | Zaplatílek, K., Doňar, B.: MATLAB - začínáme se signály. BEN 2006. |
| 4. | | McClellan, J.H, Schafer, R.W., Yoder, M.A..: DSP First, A multimedia Approach, Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998 |
| 5. | | Openheim, A.V., Schafer, R.W.: Discrete-Time Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998 |
| 6. | | Ambardar, A., Borghesani, C.: Mastering DSP Concepts using MATLAB. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998 |
| 7. | | Vejražka, F.; Hrdina, Z.: Signály a soustavy. [Skriptum.] Praha, ČVUT 1997 |
Požadavky:
Klíčová slova:
digitální zpracování signálu, MATLAB, biomedicína
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 8.9.2024 17:51:09, semestry: Z/2024-5, Z/2023-4, L/2024-5, L/2023-4, Z/2025-6, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |