Обрада сигнала

ID: 1343
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Јефтић Д. Бранислава
извођачи: Јефтић Д. Бранислава
контакт особа: Јефтић Д. Бранислава
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени
катедра: катедра за биомедицинско инжењерство

извођења

циљ

Упознавање студената са основним концептима континуалних и дискретних сигнала, проблематикe анализе биомедицинских сигнала и слике у временском и фреквенцијском домену, дигиталне обраде детерминистичких и случајних сигнала, реализације дигиталних филтара. Упознавање са концептом дигиталне слике, побољшања квалитета слике, обраде у фреквенцијском домену, морфолошких операција и компресије слике.

исход

По успешном завршетку овог курса, студенти би требало да буду оспособљени да: •Примењују софтверски алат Matlab 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). 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. 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 EМГ, ЕКГ и ЕЕГ сигнала. Препознавање карактеристичних догађаја у сигналу. Употреба дигиталних филтара. Моделовање биолошких система. Image Processing Toolbox. Обрада медицинских слика.

услов похађања

Неопходни: Основе биомедицинског инжењерства, Системска анатомија и физиологија човека.

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, 2012.; John Semmlow. Circuits, Signals and Systems for Bioengineers. Elsevier Inc. 2018.; 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.; Shiavi, Richard. Introduction to applied statistical signal analysis: Guide to biomedical and electrical engineering applications. Academic Press, 2010.;