Fakulta elektrotechnická

MOTTO: SCIENTIA EST POTENTIA

Vyhledávání

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
A6M31ANS Analýza signálů Rozsah výuky:3+2c
Garant:Sovka P. Typ předmětu:P Zakončení:Z,ZK
Vyučující:Bortel R., Sovka P.
Zodpovědná katedra:13131 Kreditů:6 Semestr:Z

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.

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.

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MPBIO2 Biomedicínské inženýrství P 1
MPBIO1 Biomedicínská informatika P 1

Stránka vytvořena 22. 5. 2013, semestry: L/2011-2, L/2012-3, L/2010-1, Z/2011-2, Z/2010-1, Z/2013-4, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)