Biosignály a biomedicínské zpracování obrazu

Garant předmětu:

Vanda Benešová

Přednášející:

Vanda Benešová

Cvičící:

Vanda Benešová

Předmět zajišťuje:

katedra softwarového inženýrství

Anotace:

Cílem předmětu je poskytnout studentům teoretické principy, techniky a aplikace spojené se zpracováním a analýzou biologických signálů a lékařských obrazů. V průběhu předmětu budou studenti během cvičení pracovat na příkladech zpracování různých biosignálů v prostředí MATLAB. Po absolvování předmětu by studenti měli být schopni navrhovat a realizovat řešení komplexních úloh pro biosignály a biomedicínské obrazy, interpretovat výsledky a aplikovat své znalosti na reálné lékařské výzvy.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod do biosignálů, převod analogového signálu na digitální.

2. Analýza 1-D biosignálů v časové oblasti, diskrétní 1-D konvoluce a vlastnosti konvoluce, korelace a autokorelace signálů.

3. Analýza 1-D biosignálů ve frekvenční doméně, Diskrétní Fourierova transformace.

4. Diskrétní kosinová transformace a Wavelet transformace a její aplikace.

5. Filtrování 1-D biosignálů.

6. Praktické příklady zpracování biosignálů EKG (elektrokardiogram), EEG (elektroencefalogram) a akustických biosignálů.

7. Zpracování 1-D biosignálů pomocí hlubokých neuronových sítí.

8. Úvod do zpracování lékařských obrazových dat z oblasti radiologie: rentgen, MRI (magnetická rezonance), CT (počítačová tomografie) a ultrazvuk.

9. Spektrální analýza 2-D a 3-D obrazů a analýza šumu v biologických obrazových datech.

10. Zpracování medicínských obrazových dat, registrace obrazu, segmentace a techniky klasifikace.

11. Hluboké neuronové sítě ve zpracování medicínských obrazů.

12. Digitální patologie a budoucí trendy ve zpracování biosignálů a lékařských obrazových dat.

Osnova cvičení:

1. Úvod do biosignálů, převod analogového signálu na digitální.

2. Analýza 1-D biosignálů v časové oblasti, diskrétní 1-D konvoluce a vlastnosti konvoluce, korelace a autokorelace signálů.

3. Analýza 1-D biosignálů ve frekvenční doméně, Diskrétní Fourierova transformace.

4. Diskrétní kosinová transformace a Wavelet transformace a její aplikace.

5. Filtrování 1-D biosignálů.

6. Praktické příklady zpracování biosignálů EKG (elektrokardiogram), EEG (elektroencefalogram) a akustických biosignálů.

7. Zpracování 1-D biosignálů pomocí hlubokých neuronových sítí.

8. Úvod do zpracování lékařských obrazových dat z oblasti radiologie: rentgen, MRI (magnetická rezonance), CT (počítačová tomografie) a ultrazvuk.

9. Spektrální analýza 2-D a 3-D obrazů a analýza šumu v biologických obrazových datech.

10. Zpracování medicínských obrazových dat, registrace obrazu, segmentace a techniky klasifikace.

11. Hluboké neuronové sítě ve zpracování medicínských obrazů.

12. Digitální patologie a budoucí trendy ve zpracování biosignálů a lékařských obrazových dat.

Cíle studia:

Cílem předmětu je poskytnout studentům teoretické principy, techniky a aplikace související se zpracováním a analýzou biologických signálů a medicínských obrazů.

Studijní materiály:

Rangayyan, Rangaraj M., and Sridhar Krishnan: Biomedical signal analysis. John Wiley & Sons, 2024. ISBN 978-1119825852.

John L. Semmlow, Benjamin Griffel: Biosignal and Medical Image Processing. CRC Press, 2014. ISBN 978-1466567368.

Poznámka:

předmět je vyučován v češtině

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/NI-BSO/

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Mgr. specializace Počítačová bezpečnost, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Návrh a programování vestavných systémů, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Počítačové systémy a sítě, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Manažerská informatika, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Softwarové inženýrství, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Systémové programování, verze od 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Webové inženýrství, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Znalostní inženýrství, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Teoretická informatika, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. program, pro fázi studia bez specializace, ver. pro roky 2020 a vyšší (volitelný předmět)
• Study plan for Ukrainian refugees (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Systémové programování, verze od 2023 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Teoretická informatika, 2023 (volitelný předmět)