Detail předmětu
Pokročilé zpracování signálů
MZS Ak. rok 2008/2009 zimní semestr 6 kreditů
Neuronové sítě (dopředné a zpětnovazební sítě a Kohonenovy mapy) a jejich využití pro zpracování signálů. Formalizovaná optimální restaurace signálů ve sjednoceném pohledu: Wienerův filtr, Wiener-Levinsonův filtr, Kálmánova filtrace a restaurace signálu, modelování zdrojů. Adaptivní filtrace a identifikace, algoritmy adaptace, typizace aplikací adaptivních filtrů. Nelineární filtrace: polynomiální a třídicí filtry, homomorfická filtrace a dekonvoluce, nelineární přizpůsobené filtry. Typické aplikace uvedených metod.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
- 26 hod. pc laboratoře
Zajišťuje ústav
Přednášející
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Znalost hlavních vyšších metod zpracování signálů a schopnost je aplikovat.
Cíle předmětu
Porozumění vyšším metodám zpracování signálů a jejich souvislostem.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia, zejména v oblasti číslicového zpracování signálů.
Literatura studijní
- Jan, J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, Nakl. VUT Brno 1997, ISBN 80-214-0816-2, 2. vydání, 2001
- Jan, J.: Digital Signal Filtering, Analysis and Restoration, IEE London, United Kingdom 2000, 407+14 pp., ISBN 0 85296 760 8
- Gonzales, R.C. , Wintz, P.: Digital Image Processing, 2nd ed., Addison-Wesley Publ. Comp., 1987
Literatura referenční
- Madisetti, V.K., Williams, D.B. (ed.): The Digital Signal Processing Handbook, CRC & IEEE Press, USA, 1998, ISBN 0-8493-8572-5
- Vích, R., Smékal, Z.: Číslicové filtry, Academia Praha 2000, ISBN 80-200-0761-X
- Mulgrew, B., Grant, P., Thompson, J.: Digital Signal Processing - Concepts & Applications, MacMillan Press Ltd., UK, 1999, ISBN 0-333-74531-0
- Banks, S., Signal Processing, Image Processing and Pattern Recognition, Prentice Hall Int., UK, Ltd., 1990
- Jain, A.K.: Fundamentals of Digital Image Processing, Prentice Hall Int. Edit., 1989
- Jan, J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, Nakl. VUT Brno 1997, ISBN 80-214-0816-2
- Gonzales, R.C., Wintz, P.: Digital Image Processing, 2nd ed., Addison-Wesley Publ. Comp., 1987
- Pratt, W.K.: Digital Image Processing, 2nd ed., J. Wiley & Sons, 1991
- Rosenfeld, A., Kak, A.C.: Digital Picture Processing, 2nd. edit., Academic Press, 1982
- Schalkoff, R.J.: Digital Image Processing and Computer Vision, J. Wiley & Sons, 1989
Osnova přednášek
- Formalizovaná inverzní filtrace a restaurace signálů. Wienerův filtr v klasické a diskretní formulaci
- Vázaná dekonvoluce, dekonvoluce s optimalizací impulsní odezvy, metoda maximální aposteriorní pravděpodobnosti.
- Kálmánova filtrace, skalární a vektorová formulace, modelování systému na bázi Kálmánova filtru.
- Koncept adaptivní filtrace a identifikace, algoritmy adaptivní filtrace.
- Typické aplikace adaptivní filtrace: identifikace a modelování systémů, lineární adaptivní predikce, adaptivní potlačování šumu a rušení
- Multitaktní systémy číslicového zpracování signálů, multitaktní banky filtrů
- Nelineární filtrace: polynomiální filtry, třídicí filtry, homomorfická filtrace a dekonvoluce, nelineární přizpůsobené filtry
- Zpracování signálů neuronovými sítěmi: učící se neuronové filtry a klasifikátory, restaurace zpětnovazebními neuronovými sítěmi
- Časově-frekvenční analýza, vlnková transformace a její aplikace ve zpracování a kompresi signálů
- Koncept vícerozměrného signálu a spektra, 2D a 3D Fourierova transformace, diskrétní unitární vícerozměrné transformace: kosínová, Hadamardova a Walshova, Haarova a 2D vlnková transformace
- Aplikace signálových přístupů pro formalizované zpracování obrazů: restituční a restaurační postupy, formalizovaná segmentace obrazů
- Tomografické rekonstrukce obrazu z jednorozměrných projekcí
- Analýza pohybu a 3D rekonstrukce ze stereo dat
Osnova počítačových cvičení
- Simulace diskretního Wienerova filtru a ověření účinnosti ve stacionárním případě
- Simulace Kálmánova filtru 3. řádu a porovnání s Wienerovým filtrem ve stacionárním prostředí
- Simulace adaptivních filtrů typu RLS a LMS v aplikaci pro modelování systému, porovnání obou výsledků ve stacionárním a pomalu proměnném prostředí
- Vlnková transformace: použití pro analýzu a vyčištění signálu, ověření komprimačních schopností
- Restaurace rozostřeného a zašuměného obrazu pseudoinverzí a 2D Wienerovým filtrem: porovnání výsledků
- Rekonstrukce 2D obrazu z tomografických dat (1D projekcí) prostřednictvím frekvenční oblasti, zhodnocení artefaktů
- Učící se 2D neuronový filtr, použití pro texturní analýzu. Porovnání s příznakově orientovanou klasifikací
Průběžná kontrola studia
Zisk nejméně 15 bodů z počítačových laboratorních cvičení.
Metody vyučování
Metody vyučování závisí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Kontrolovaná výuka
Kontrolována je aktivní účast v počítačových laboratořích, minimální účast pro zápočet 4 ze 7 cvičení, nenahrazuje se.
Zařazení předmětu ve studijních plánech