450-2098/01 – Zpracování signálů v eHealth (ZSeH)
Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
Garant předmětu | Ing. Jan Kubíček, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Jan Kubíček, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu Zpracování signálů v eHealth je seznámit studenty s obecnými přístupy pro zpracování biologických signálů a specifickými přístupy, které jsou vztaženy ke konkrétním typům biologických signálů. V rámci předmětu budou diskutovány a analyzovány jednotlivé domény zpracování signálů: časová, frekvenční, a časově-frekvenční doména. Dále bude věnována pozornost základním přístupům pro filtraci a dekompozici biologických signálů s cílem extrakce klinických informací. Poslední část předmětu se bude věnovat základům zpracování EKG, EEG a EMG signálu.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Základní charakteristiky a klasifikace biologických signálů.
Časová analýza biologických signálů.
Frekvenční analýza biologických signálů.
Úvod do časově-frekvenční analýzy biologických signálů.
Filtrace biologických signálů.
Metody dekompozice a extrakce klinických parametrů biologických signálů.
Základní metody pro analýzu EKG, EEG a EMG signálu.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Studenti budou v průběhu semestru řešit samostatný semestrální projekt z oblasti zpracování biologických signálů. Semestr bude ukončen zápočtovou písemkou.
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou definovány další požadavky na studenty.
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Základní charakteristiky a klasifikace biologických signálů: počítačová reprezentace, diskretizace, typy, biologický původ, diagnostika, časová, frekvenční a časově frekvenční doména.
Konvoluční analýza biologických signálů: analýza spojité a diskrétní konvoluce.
Spektrální analýza biologických signálů: Fourierovy řady, Fourierova transformace, algoritmy pro výpočet FFT, spektrální hustota energie a výkonu, frekvenční spektra.
Filtrace biologických signálů: syntéza analogových a číslicových filtrů, FIR a IIR filtry, notch filtr, rekurzivní filtry a frekvenční analýza filtru.
Analýza EEG signálu: reprezentace EEG signálu, metoda zhuštěných spektrálních kulis (CSA), topografické mapování elektrofyziologické aktivity, interpolace plošné informace, amplitudové a frekvenční mapování, lokální koherence a měření fáze.
Analýza EKG signálu: analýza šumu EKG signálu, reprezentace EKG signálu, algoritmy pro extrakci QRS komplexu, Pan-Tompkinsonův algoritmus, detekce R vrcholu, klasifikace EKG signálu a výpočet srdeční variability (HRV).
Analýza PPG signálu: analýza šumu PPG signálu, reprezentace PPG signálu, detekce systolické fáze srdce a porovnání srdeční frekvence z PPG a EKG záznamu.
Analýza EMG signálu: geneze, reprezentace, vlastnosti, snímání EMG signálu a základní metody zpracování.
Počítačové laboratoře:
Úvod do prostředí MATLAB a základní charakteristiky digitálních signálů.
Implementace konvoluce pro zpracování biologických signálů.
Implementace základních metod frekvenční analýzy: Fourierova řada a transformace, výpočet FFT.
Návrh základních digitálních filtrů v prostředí MATLAB.
Základní algoritmy pro zpracování EEG signálu.
Implementace algoritmů pro filtraci a detekci významných úseků EKG signálu.
Algoritmy pro zpracování PPG signálu.
Analýza algoritmů pro časově-frekvenční analýzu signálů s důrazem na zpracování EMG signálu.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.