Detail předmětu

Advanced Analysis of Biological Signals

FEKT-MPA-ACSAk. rok: 2025/2026

Předmět se zaměřuje na pokročilé metody zpracování biosignálů, zejména na vlnkovou transformaci, empirickou modální dekompozici a související analytické techniky. Studenti se seznámí s konverzí vzorkovacího kmitočtu, filtrací, kompresí a analýzou biologických signálů. Součástí kurzu je také využití chytrých telefonů v telemedicíně a aplikace moderních filtračních metod, včetně lineární dekonvoluce a nelineárních přístupů.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Nabízen zahraničním studentům

Pouze domovské fakulty

Vstupní znalosti

Student by měl mít znalosti z oblasti číslicového zpracování signálů. Měl by znát jednotlivé způsoby popisu lineárních filtrů (přenosová funkce, impulsní charakteristika, diferenční rovnice, frekvenční charakteristika). Předpokládají se základní znalosti o vlastnostech biosignálů (zejm. EKG, EEG, EMG). Ve cvičeních se předpokládá znalost programového prostředí Matlab.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Znalostní test (vybraná témata z přednášek a laboratorních cvičení) – 10 bodů.
Individuální projekt (programové řešení + zpráva + prezentace) – 20 bodů.
Závěrečná zkouška (písemnou formou) – 70 bodů.

Pro připuštění ke zkoušce je nutné z testu a projektu získat minimálně 15 bodů, z písemné zkoušky je nutné získat minimálně 35 bodů. Laboratorní cvičení jsou povinná.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům hlubší porozumění metodám pokročilého zpracování biosignálů se zaměřením na vlnkovou transformaci, empirickou modální dekompozici a související analytické techniky. Studenti se seznámí s teoretickými principy a praktickou implementací těchto metod. Důraz je kladen na aplikace v oblasti biomedicínského inženýrství a telemedicíny, včetně využití chytrých telefonů.
Absolvent předmětu je schopen:
- realizovat konverzi vzorkovacího kmitočtu a vysvětlit její vliv na zpracování signálu
- navrhnout a implementovat filtry s konverzí vzorkovacího kmitočtu
- pochopit principy vlnkové transformace a aplikovat ji pro filtraci, kompresi a analýzu biologických signálů
- analyzovat data pomocí empirické modální dekompozice
- implementovat lineární dekonvoluci a nelineární filtrační metody
- používat chytré telefony pro telemedicínské aplikace

Základní literatura

DEBNATH, L. Wavelet transforms and their applications. Boston: Birkhäuser, c2002. ISBN 0-8176-4204-8. (EN)
JAN, Jiří. Digital signal filtering, analysis and restoration. London: Institution of Electrical Engineers, 2000. IEE telecommunications series, 44. ISBN 0852967608. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-BIO magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPA-BTB magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPAD-BIO magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPC-BIO magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPC-BTB magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

01-Představení kurzu
02-Konverze vzorkovacího kmitočtu
03-Filtry s konverzí vzorkovacího kmitočtu
04-Vlnková transformace - úvod
05-Vlnková transformace - návrh vlnkových filtrů
06-Vlnková transformace - ortogonální filtr
07-Vlnková transformace + filtrování signálu
08-Vlnková transformace + komprese signálu
09-Vlnková transformace + rozměření EKG signálu
10-Využití chytrého telefonu v telemedicíně
11-Empirická modální dekompozice
12-Okamžitá frekvence/amplituda
13-Lineární dekonvoluce, nelineární filtrační metody 

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

01-Opakování, zpracování signálu v Matlabu
02-Konverze vzorkovacího kmitočtu
03-Zadání projektu + zahájení projektu
04-WT v Matlabu - wavelet toolbox, manuální vlnková dekompozice
05-WT v Matlabu - manuální vlnková rekonstrukce
06-WT v Matlabu - filtrace signálu
07-WT v Matlabu - komprese signálu
08-WT v Matlabu - rozměření EKG signálu
09-Test + SmartPhone v telemedicíně
10-Práce na individuálních projektech (individuální konzultace)
11-Práce na individuálních projektech (individuální konzultace)
12-Práce na individuálních projektech (individuální konzultace)
13-Prezentace projektu + hodnocení laboratoře