450-2082/01 – Virtuální bioinstrumentace (VBI)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity4
Garant předmětuprof. Ing. Radek Martinek, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Radek Martinek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BRA0052 Ing. Jindřich Brablík
JAR0076 Ing. René Jaroš, Ph.D.
MAR944 prof. Ing. Radek Martinek, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 0+16

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu Virtuální bioinstrumentace je seznámení studentů se základními možnostmi vývojového prostředí LabVIEW jako pokročilého nástroje pro tvorbu moderních biomedicínských aplikací na bázi virtuální instrumentace (VI). Po absolvování tohoto předmětu bude student schopen využít základů graficky orientovaného programování ve vývojovém prostředí LabVIEW pro tvorbu komplexní biomedicínské aplikace. Pochopí filozofii vývojového prostředí LabVIEW a možnosti využití v biomedicínských aplikacích. Dále bude schopný navrhovat uživatelské rozhraní moderní multiplatformní biomedicínské aplikace a zvládne základní programátorské techniky pro vývoj blokového digramu (smyčka WHILE, smyčka FOR, sktruktura CASE, sekvence, tvorba podprogramů – subVI, ukládaní a načítání biomedicínských dat, vizualizace biomedicínských dat, práce s datovými strukturami, časování VI, posuvný registr, MATLAB Scrip Node, apod.). Studen bude schopný pracovat s jednorozměrnými biomedicínskými signály, např. EKG, PKG, EEG, apod., dále si osvojí práci s DAQ (měřící katry – sběr reálných dat z biomedicínských senzorů). Předmět Virtuální bioinstrumentace reflektuje požadavky pro zvládnutí tzv. LabVIEW Core 1 a Core 2 dovedností. Předmět připraví studenty na zkoušku pro získání certifikátu CLAD (Certified LabVIEW Associate Developer). Mezinárodně uznávaný certifikát CLAD je prvním stupněm deklarujícím znalosti a zkušenosti v oblasti Virtuální Instrumentace, resp. LabVIEW.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Předmět Virtuální bioinstrumentace reflektuje aktuální trendy v oblasti softwarových a hardwarových prostředků používaných v moderních biomedicínských aplikacích, které směřují do oblasti virtuální instrumentace s využitím vývojového prostředí LabVIEW.

Povinná literatura:

[1] Wittassek, Tomáš. Virtuální instrumentace I., učební text, Ostrava, VŠB-TU, 2012. [2] Introduction to LabVIEW, National Instruments (2017), NI Home > Support > Getting Started with NI Products > Learn NI LabVIEW Basics, LabVIEW Core 1 Training - online, LabVIEW Core 2 Training - online. [3] Olansen, J. B., & Rosow, E. (2001). Virtual bio-instrumentation: biomedical, clinical, and healthcare applications in LabVIEW. Pearson Education

Doporučená literatura:

[1] Vlach, J., Havlíček, J., & Vlach, M. (2008). Začínáme s LabVIEW. BEN-technická literatura. [2] Rangayyan, R. M. (2015). Biomedical signal analysis (Vol. 33). John Wiley & Sons.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Zápočet (odevzdání semestrálního projektu) a zkouška (kombinovaná). Rozsah povinné účasti: min 80% účast na cvičeních.

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Vývojové prostředí LabVIEW jako moderní nástroj pro tvorbu biomedicínských aplikací na bázi virtuální instrumentace (VI). 2. Filozofie vývojového prostředí LabVIEW a možnosti využití v biomedicínských aplikacích, definice základních principů (graficky orientované programování, princip toku dat, apod.). 3. Návrh uživatelského rozhraní moderní multiplatformní biomedicínské aplikace - čelní panel (základní prvky čelního panelu, paleta nástrojů, konektor a ikona, apod.). 4. Vývoj blokového diagramu moderní biomedicínské aplikace - ovládací prvky, indikační prvky, konstanty, terminály, uzly, paletová nabídka Functions, apod. 5. Základní programové struktury LabVIEW - smyčka WHILE, smyčka FOR, sktruktura CASE, sekvence. 6. Časování VI, posuvný registr, MATLAB Scrip Node, ladící prostředky, nápověda a dokumentace. 7. Modulární aplikace – tvorba podprogramů (subVI). 8. Vytváření a práce s datovými strukturami (pole a klastr) – práce s jednorozměrnými biomedicínskými signály, např. EKG, PKG, EEG, apod. 9. Vizualizace biomedicínských dat – časová, frekvenční a časo-frekvenční oblast (statické indikátory, registrační indikátory, apod.). 10. Ukládaní a načítání biomedicínských dat (jednorozměrné a vícerozměrné). 11. Generování a analyzování biologických signálů, např. EKG, EEG, apod. na bázi virtuální instrumentace. 12. Možnosti Biomedical Workbench - načítání, zpracování, vizualizace a detekce reálných dat z biomedicínských senzorů (EKG, PKG, apod.) 13. Práce s DAQ (měřící katry – sběr reálných dat z biomedicínských senzorů). 14. Návrh komplexní biomedicínské aplikace. Cvičení 1. Tvorba čelního panelu a blokového diagramu biomedicínské aplikace s využitím základních funkcí (ovládací prvky, indikační prvky, dekorační prvky, datové typy, paleta prvků, nástrojová lišta, objekty blokového digramu, konektor, terminál, paleta nástrojů, tok dat). 2. Tvorba uživatelského rozhraní moderní multiplatformní biomedicínské aplikace (datové typy, datová reprezentace). 3. Implementace blokového digramu biomedicínské aplikace (subdigram, datový tunel, WHILE a FOR smyčka, přetypování, časování, posuvný registr, zpětnovazební uzel, CASE struktura, sekvence, datová závislost, formula, expression node) – část 1. 4. Implementace blokového digramu biomedicínské aplikace (subdigram, datový tunel, WHILE a FOR smyčka, přetypování, časování, posuvný registr, zpětnovazební uzel, CASE struktura, sekvence, datová závislost, formula, expression node) – část 2. 5. Využití expresních funkcí při rychleném návrhu biomedicínské aplikace (směr, zpracování a vizualizace biomedicínských dat). 6. Odlaďování biomedicínské aplikace (kontextová nápověda, chyba syntaktická a sémantická, zvýraznění běhu, krokování, sonda, bod přerušení, historie revizí, chybový klastr). 7. Práce s datovými strukturami pro biomedicínské signály (pole, dimenze, index, klastr, definice typu). 8. Možnosti vizualizace biomedicínských dat jako EKG, PKG, EEG, apod. (registrační, statický a XY graf, dynamický datový typ). 9. Ukládaní a načítání biomedicínských dat (at once, disk streaming, spreadsheet, formátování, skenování, formátovací řetězce, skenovací řetězce, regulární výraz, metainformace). 10. Generování a analyzování biologických signálů EKG, EEG, apod., pomocí LabVIEW Biomedical Toolkit. 11. Práce s Biomedical Workbench - načítání, zpracování, vizualizace a detekce reálných dat z biomedicínských senzorů (EKG, PKG, apod.) 12. Práce s DAQ (měřící katry – sběr reálných dat z biomedicínských senzorů). 13. Návrh komplexní biomedicínské aplikace – část 1. 14. Návrh komplexní biomedicínské aplikace – část 2.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  10
        Zkouška Zkouška 60  20
Rozsah povinné účasti: Účast na cvičeních minimálně 80%.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2022/2023 (B0714A060016) Biomedicínská technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A060016) Biomedicínská technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060016) Biomedicínská technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060016) Biomedicínská technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060016) Biomedicínská technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060016) Biomedicínská technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060016) Biomedicínská technika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060016) Biomedicínská technika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku