Základy zpracování signálů
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| BAB31ZZS | KZ | 4 | 2P+2C | česky |
- Vztahy:
- Předmět BAB31ZZS nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět A0B31ZZS (vztah je symetrický)
- Předmět BAB31ZZS nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět A0B31ZZS (vztah je symetrický)
- Předmět BAB31ZZS může být splněn v zastoupení předmětem A0B31ZZS
- Garant předmětu:
- Roman Čmejla
- Přednášející:
- Radek Janča
- Cvičící:
- Radek Janča, Kateřina Macková, Jakub Vybulka
- Předmět zajišťuje:
- katedra teorie obvodů
- 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.
- Požadavky:
- Osnova 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)
- Osnova 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
- Cíle studia:
-
Osvojení si základních programovacích technik, postupů a principů analýzy nejen biologických signálů a dat
- Studijní materiály:
-
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
- Poznámka:
- Další informace:
- https://moodle.fel.cvut.cz/courses/BAB31ZZS
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Lékařská elektronika a bioinformatika (povinný předmět programu)