Detail předmětu

Pokročilá analýza biologických signálů

FEKT-MPC-ACSAk. rok: 2020/2021

Předmět je orientován na multitaktní zpracování signálů, časově-frekvenční analýzu zaměřenou zejména na různé typy vlnkových transformací, parametrické metody odhadu výkonového spektra, dále analýzu hlavních komponent a kompresi dat.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jana Kolářová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- realizovat konverzi vzorkovacího kmitočtu
- vysvětlit principy a výhody filtrace s využitím konverze vzorkovacího kmitočtu
- realizovat různé typy vlnkových transformací
- vysvětlit principy filtrace a komprese dat vycházející z vlnkových transformací
- vysvětlit principy neztrátové komprese dat (Huffmanův kodér, aritmetický kodér)
- vysvětlit princip a možnosti použití PCA

Prerekvizity

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). V laboratorní výuce se předpokládá znalost programového prostředí Matlab.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

- až 30 bodů za řešení zadaných úkolů v laboratorním cvičení (pro postup ke zkoušce je nutný zisk minimálně 15 bodů)
- až 70 bodů za zkoušku (ze zkoušky je nutné získat minimálně 35 bodů)
Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.

Osnovy výuky

1. Konverze vzorkovacího kmitočtu
2. Rychlé algoritmy číslicové filtrace s konverzí vzorkovacího kmitočtu
3. Časově-frekvenční analýza. Vlnkové transformace (CTWT a DTWT)
4. Využití DTWT pro kompresi, filtraci a analýzu biosignálů
5. Adaptivní filtry
6. Spektrální analýza biosignálů, parametrické metody odhadu výkonových spekter
7. Stockwellova transformace (S-transformace) a její využití
8. Empirický rozklad (EMD) signálů a jeho využití
9. Komplexní signály, Hilbertova a Hilbertova-Huangova transformace
10. Obálka a okamžitá frekvence signálu a jejich odhady
11. Multiplikativní AM, Modulace SSB
12. Lineární dekonvoluce
13. Nelineární filtrace: mediánové a homomorfické filtry
14. Aplikace pro mobilní telefon

Učební cíle

Získání znalostí o multitaktním zpracování signálů, vlastnostech a realizaci vlnkových transformací a možnostech jejich využití pro zpracování, analýzu různých typů biosignálů. Získání znalostí o parametrických metodách odhadu výkonového spektra. Seznámení se s analýzou hlavních komponent a jejím využitím při analýze biosignálů. Získání základních znalostí z teorie informace, seznámení se s metodami neztrátové a ztrátové komprese biosignálů.

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

Laboratorní výuka je povinná, zmeškaná laboratorní cvičení musí být řádně omluvená a lze je nahradit po domluvě s vyučujícím.

Základní literatura

Kozumplík, J.: Multitaktní systémy. Elektronická skripta FEKT VUT v Brně, 2005 (CS)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.
Ing. Andrea Němcová, Ph.D.
Ing. Lukáš Smital, Ph.D.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Andrea Němcová, Ph.D.
Ing. Radovan Smíšek, Ph.D.
Ing. Lukáš Smital, Ph.D.

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz