Detail předmětu
Číslicové zpracování signálů a obrazů
FEKT-BPC-ZSOAk. rok: 2022/2023
Předmět uvádí přehledovým způsobem do:
- základních konceptů signálů a systémů,
- číslicového zpracování a analýzy signálů,
- číslicového zpracování a analýzy obrazových dat,
jako základních nezbytných prostředků jak v oblasti moderní biomedicínské přístrojové techniky, tak v oblasti bioinformatiky
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- vysvětlit základní poznatky, pojmům a jejich vztahy v oblasti zpracování signálů a obrazů,
- popsat základní metody v této oblasti,
- popsat nejdůležitější aplikační postupy a jejich praktické využití
- zvolit vhodný přístup a metodu pro daný problém z této oblasti
- využít prakticky zvolenou metodu v konkrétní počítačové implementaci
Prerekvizity
- základní vysokoškolské matematiky, včetně komplexních integrálních trasnformací (Laplace, Fourier)
- uvedení do teorie systémů se spojitým časem
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
- získání zápočtu na základě aktivní účasti na demonstračních cvičeních (až 24 bodů, min. 12 bodů),
- úspěšné složení písemné závěrečné zkoušky (až 76 bodů)
Osnovy výuky
2. Základní pojmy v oblasti signálů 2 (harmonický rozklad, Fourierova transformace a spektrum)
3. Základní pojmy v oblasti systémů (I-O popis, klasifikace, impulsní odezva, konvoluce, frekvenční. char.)
4. Číslicové signály 1 (vzorkování, digitální signál a jeho spektrum, vzork. teorém, rekonstrukce)
5. Lineární filtrace 1 (podstata FIR filtrace, vlastnosti a realizační možnosti)
6. Lineární filtrace 2 (podstata IIR filtrace, vlastnosti, realizační možnosti, srovnání s FIR filtrací)
7. Číslicové signály 2 (náhodné signály, užitečný signál a šum, repetiční signály, komplexní signály)
8. Kumulační zpracování signálů (jednorázová a klouzavá kumulace, exponenciální kumulace)
9. Korelační a frekvenční analýza signálů (odhad a interpretace korelační funkce, odhad a interpretace spektra deterministického a náhodného signálu)
10. Základy signálové reprezentace obrazů (dvojrozměrný signál, spojitý a diskretní obraz, vzorkování, náhodná pole, dvojrozměrné spektrum obrazu)
11. Reprezentace digitálních obrazů a operátorů (klasifikace operátorů, základní bodové a lokální operátory)
12. Základní metody úprav obrazů (transformace jasu a barev, zostřování, vyhlazování šumu, geometrické transformace, lícování a fúze)
13. Princip rekonstrukce obrazů z tomografických projekcí (projekce, Radonova transformace, princip algebraických metod)
Učební cíle
- představení nejdůležitějších přístupů a metod zpracování a analýzy signálů a obrazů
- srozumitelná interpretace a demonstrace odpovídajících praktických postupů
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Účast na přednáškách je pouze doporučená.
Základní literatura
V. Šebesta: Signály a systémy. Skripta VUT (CS)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-BTB bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Základní pojmy v oblasti signálů 2 (harmonický rozklad, Fourierova transformace a spektrum)
3. Základní pojmy v oblasti systémů (I-O popis, klasifikace, impulsní odezva, konvoluce, frekvenční. char.)
4. Číslicové signály 1 (vzorkování, digitální signál a jeho spektrum, vzork. teorém, rekonstrukce)
5. Lineární filtrace 1 (podstata FIR filtrace, vlastnosti a realizační možnosti)
6. Lineární filtrace 2 (podstata IIR filtrace, vlastnosti, realizační možnosti, srovnání s FIR filtrací)
7. Číslicové signály 2 (náhodné signály, užitečný signál a šum, repetiční signály, komplexní signály)
8. Kumulační zpracování signálů (jednorázová a klouzavá kumulace, exponenciální kumulace)
9. Korelační a frekvenční analýza signálů (odhad a interpretace korelační funkce, odhad a interpretace spektra deterministického a náhodného signálu)
10. Základy signálové reprezentace obrazů (dvojrozměrný signál, spojitý a diskretní obraz, vzorkování, náhodná pole, dvojrozměrné spektrum obrazu)
11. Reprezentace digitálních obrazů a operátorů (klasifikace operátorů, základní bodové a lokální operátory)
12. Základní metody úprav obrazů (transformace jasu a barev, zostřování, vyhlazování šumu, geometrické transformace, lícování a fúze)
13. Princip rekonstrukce obrazů z tomografických projekcí (projekce, Radonova transformace, princip algebraických metod, metoda spektrálních řezů, filtrovaná zpětná projekce)
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Průchod signálu systémem, frekvenční a impulsní charakteristika, ovlivnění signálu. Digitalizace signálu, aplikace vzorkovacího teorému, aliasing.
3. Příklady FIR a IIR filtrů, porovnání vlastností, ověření vlivu na konkrétní signály.
4. Kumulační zpracování repetičních signálů, porovnání přístupů.
5. Korelační analýza náhodných signálů. Spektrální analýza konkrétních (experimentálně sejmutých) deterministických a náhodných signálů.
6. Příklady digitálních obrazů (rozlišení, dynamika, barevnost), experimentální digitální akvizice obrazu scény, aplikace zvýrazňovacích operátorů. Ukázka tomografických rekonstrukcí.
Elearning