450-2082/02 – Virtuální bioinstrumentace (VBI)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Radek Martinek, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Radek Martinek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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.
Další studijní materiály
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.