Detail předmětu

Pokročilá analýza biologických signálů

FEKT-FACSAk. rok: 2011/2012

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

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Praktické znalosti z oblasti pokročilých metod zpracování a analýzy biologických signálů.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského 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 stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Konverze vzorkovacího kmitočtu, číslicová filtrace s konverzí vzorkovacího kmitočtu.
Vlnkové transformace a jejich využití při zpracování a analýze biosignálů. Spektrální analýza biosignálů a parametrické metody odhadu výkonových spekter. Karhunenova-Loeveova transformace (KLT), analýza hlavních komponent (PCA), aplikace KLT a PCA pro analýzu biosignálů.

Učební cíle

Získání znalostí o multitaktním zpracovní signálů, vlastnostech a realizaci vlnkových transformací a možnostech jejich využití pro zpracování a analýzu biosignálů. Získání znalostí o parametrických metodách odhadu výkonového spektra. Seznámení se s Karhunenovou-Loeveovou transformací a analýzou hlavních komponent a jejich využitím při analýze biosignálů.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Kozumplík, J.: Multitaktní systémy. Elektronická skripta FEKT VUT v Brně, 2005 (CS)
Proakis,J.G., Manolakis,D.G.: Digital Signal Processing. Principles, Algorithms and Applications. Macmillan, 1992 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BTBIO-F magisterský navazující

    obor F-BTB , 1. ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Konverze vzorkovacího kmitočtu
Velmi rychlé algoritmy číslicové filtrace s konverzí vzorkovacího kmitočtu
Časově-frekvenční analýza. Vlnkové transformace se souvislým časem (CTWT).
Vlnkové transformace s diskrétním časem (DTWT), dyadické a paketové DTWT
Využití CTWT při analýze biologických signálů
Ztrátová komprese biosignálů
Využití DTWT při ztrátové kompresi biosignálů
Redundantní DTWT a její využití při filtraci a analýze biosignálů
Spektrální analýza biosignálů a parametrické metody odhadu výkonových spekter
Lineární predikce a Burgova metoda odhadu výkonového spektra
Karhunenova-Loeveova transformace (KLT) a analýza hlavních komponent (PCA)
Multivariantní analýza signálů
Aplikace KLT a PCA pro analýzu biosignálů

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Vítek, Ph.D.

Osnova

Realizace konverze vzorkovacího kmitočtu
Realizace filtru s konverzí vzorkovacího kmitočtu
CTWT s využitím funkcí specializované knihovny Matlabu (Wavelet Toolbox)
Aplikace CTWT
DTWT s využitím funkcí Wavelet Toolbox
Aplikace DTWT
Realizace DTWT bez použití funkcí Wavelet Toolbox
Filtrace signálů s využitím redundantní DTWT
Paketová DTWT
Parametrické odhady výkonových spekter
Realizace Karhunenovy-Loeveovy transformace, analýza hlavních komponent
Aplikace KLT a PCA pro analýzu vybraných biosignálů
Veřejné prezentace projektů s obhajobou výsledků

Ostatní aktivity

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Samostatné projekty zaměřené na různé varianty z následujících oblastí:
Návrh a realizace systému pro konverzi vzorkovacího kmitočtu
Návrh a realizace filtru s konverzí vzorkovacího kmitočtu
Aplikace CTWT pro analýzu vybraných biosignálů
Aplikace DTWT pro ztrátovou kompresi dat
Aplikace redundantní DTWT pro filtraci signálů
Spektrální analýza s využitím parametrických metod odhadu spektra