Обрада сигнала

ID: 1128
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Мунћан С. Јелена
извођачи: Лазић В. Драган, Матија Р. Лидија, Мунћан С. Јелена
контакт особа: Мунћан С. Јелена
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени
катедра: катедра за аутоматско управљање

извођења

циљ

Упознавање студената са проблематиком анализе биомедицинских сигнала и слике у временском и фреквенцијском домену, дигиталне обраде детерминистичких и случајних сигнала, реализације дигиталних филтара и основне статистичке анализе података.

исход

По успешном завршетку овог курса, студенти би требало да буду оспособљени да: •Примењују софтверски алат МАТЛАБ у анализи и обради основних електрофизиолошких и кинематичких временских серија и медицинске дигиталне слике •Формирају и примене програм за аквизицију сигнала и правилно изаберу параметре аквизиционог система у зависности од типа биомедицинског сигнала •Овладају применом и карактеристикама Фуријеове трансформације (дискретна Фуријеова трансформација, брза Фуријеова трансформација. Z-трансформација) •Разликују карактеристике основних биомедицинских сигнала (ЕЕГ, ЕКГ, ЕМГ, углови у зглобовима, силе мишића, медицинска слика...) у временском и фреквенцијском домену •Изаберу и примене различите методе филтрирања у зависности од карактеристика сигнала који се обрађује и врсте даље примене таквог сигнала •Формирају кориснички интерфејс за обраду и приказ сигнала, адекватно прикажу временску серију, слику и резултат обраде сигнала у временском, фреквенцијском и временско-фреквенцијском домену

садржај теоријске наставе

Детерминистички и стохастички биомедицински сигнали. Тип и порекло електрофизиолошких сигнала - сигнали који потичу од акционих потенцијала периферних нерава (ЕНГ), мишића (ЕМГ), срца (ЕКГ) и централног нервног система (ЕЕГ). Кинематички и динамички сигнали при покретима. Анализа сигнала у фреквенцијском домену: Фуријеова трансформација, дискретна Фуријеова трансформација, брза Фуријеова трансформација. Z-трансформација. Одабирање континуалних сигнала - теорема одабирања. Фреквенцијски и амплитудни опсези биомедицинских сигнала. Спектрограм. Корелација. Филтри и њихова примена. Дигитална обрада континуалних сигнала: дискретизација континуалних сигнала, системи за дискретизацију и реконструкцију сигнала (А/D, D/А конверзија). Дигитални филтри бесконачног импулсног одзива (IIR), дигитални филтри коначног импулсног одзива (FIR). Дискретни случајни сигнали. Основне методе статистичке анализе. Функције расподеле. Параметарски тестови. Оцењивање параметара расподеле. Постављање хипотеза. Формирање дигиталне слике, побољшање квалитета слике у просторном и фреквенцијском домену, морфолошкa обрадa дигиталне слике, сегментацијa слике и методе компресије слике.

садржај практичне наставе

Увод у примену MATLAB-a за обраду сигнала и слике. Увоз различитих биомедицинских сигнала из банке сигнала PhysioBank. Спектрална анализа сигнала. Обрада и анализа ЕКГ, ЕМГ и ЕЕГ сигнала. Обрада и анализа биомеханичких сигнала (покрети, притисак, сила, проток). Препознавање карактеристичних догађаја у сигналу. Употреба дигиталних филтара. Увод у Simulink. Моделовање биолошких система. Image Processing Toolbox. Обрада медицинских слика. Статистичка анализа помоћу програма Microsoft Excel. Дескриптивна статистика-сумарно представљање података. Постављање и тестирање хипотеза. Оцењивање параметара расподеле.

услов похађања

Неопходни: Основе биомедицинског инжењерства, Aнатомија и физиологија човека. Пожељни:електроника и биомедицинска мерења.

ресурси

Сала за предавања са рачунаром, видео пројектором, интернет конекцијом и свим потребним пропратним инвентаром. Рачунарска сала са 30 рачунара на којима су инсталирани непоходни програмски пакети. [1] Писани материјал са предавања(Handouts). [2] Писани материјал са аудиторних вежби(Handouts).

фонд часова

укупан фонд часова: 75

активна настава (теоријска)

ново градиво: 30
разрада и примери (рекапитулација): 0

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 14
лабораторијске вежбе: 14
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 0
консултације: 2
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 3
преглед и оцена семинарских радова: 4
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 4
тест са оцењивањем: 0
завршни испит: 4

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 10
тест/колоквијум: 30
лабораторијска вежбања: 0
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 30
пројекат: 0
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 35

литература

Najarian, Kayvan, and Robert Splinter. Biomedical signal and image processing. CRC press, 2005.; Shiavi, Richard. Introduction to applied statistical signal analysis: Guide to biomedical and electrical engineering applications. Academic Press, 2010.; Ingle, Vinay K., and John G. Proakis. Digital Signal Processing Using MATLAB: A Problem Solving Companion. Cengage Learning, 2016.; Rangayyan, Rangaraj M. Biomedical signal analysis. Vol. 33. John Wiley & Sons, 2015.; Sörnmo, Leif, and Pablo Laguna. Bioelectrical signal processing in cardiac and neurological applications. Vol. 8. Academic Press, 2005.;