Detail předmětu

Číslicové zpracování signálů a obrazů

FEKT-AZSOAk. rok: 2010/2011

Předmět uvádí přehledovým způsobem do základních konceptů signálů a systémů, číslicového zpracování a analýzy signálů a číslicového zpracování a analýzy obrazových dat jako základního nezbytného prostředku jak v oblasti moderní biomedicínské přístrojové techniky, tak v oblasti bioinformatiky

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jiří Jan, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Znalost a porozumění základním pojmům a jejich vztahům v oblasti zpracování signálů a obrazů, znalost nejdůležitějších aplikačních postupů a jejich praktického využití

Prerekvizity

úspěšné zvládnutí látky předchozího studia

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu: získání zápočtu na základě aktivní účasti na demonstračních cvičeních, úspěšné složení písemné závěrečné zkoušky

Osnovy výuky

- Základní pojmy v oblasti signálů a systémů, jejich vztahy a praktický význam
- Číslicová reprezentace signálů, digitální zpracování a analýza signálů, prezentace vybraných základních metod
- Základy číslicové reprezentace, zpracování a analýzy obrazů, prezentace některých metod

Učební cíle

Pochopení základních pojmů a jejich vztahů v oblasti zpracování signálů a obrazů, představení nejdůležitějších přístupů a metod a jejich srozumitelná demonstrace

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Demonstrační cvičení. Účast na přednáškách je doporučená (měla by být povinná, vzhledem k velkému rozsahu látky, která v tak komprimované podobě nebude bez zkušeného výkladu většině studentů srozumitelná).

Základní literatura

J. Jan: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů (2. vydání), VUTIUM (Brno) 2002 (CS)
V. Šebesta: Signály a systémy. Skripta VUT (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BTBIO-A bakalářský

    obor A-BTB , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jiří Jan, CSc.

Osnova

1. Základní pojmy v oblasti signálů 1 (spojitý signál, periodický a neperiodický, deterministický a náhodný, parametry)
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

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Lukáš Smital, Ph.D.
Ing. Martin Vítek, Ph.D.

Osnova

1. Příklady signálů, harmonická syntéza, náhodný signál. Experimentální akvizice řečového signálu. Spektra deterministických a náhodných signálů.
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.