450-4085/01 – Virtuální instrumentace v biomedicínském inženýrství (VIBI)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity4
Garant předmětudoc. Ing. Radek Martinek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Radek Martinek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BRA0052 Ing. Jindřich Brablík
LAD0008 Ing. Martina Ládrová
MAR944 doc. 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 instrumentace v biomedicínském inženýrství je seznámení studentů se základními možnostmi graficky orientovaného programování v LabVIEW jako plnohodnotné alternativy k textově orientovanému programování. Studenti projdou postupy pokročilého programování ve vývojovém prostředí LabVIEW, které postupně aplikují na metody a přístroje používané v biomedicínském inženýrství. Po absolvování tohoto předmětu budou studenti schopni: navrhnout čelní panel a blokový digram ve vývojovém prostředí LabVIEW pro potřeby biomedicínského inženýrství, vytvořit samostatné funkce pro opakovatelné použití v biomedicinských aplikacích, používat techniky odlaďování a tvorby dokumentace kódu moderní biomedicínské aplikace, pracovat s biomedicínskými daty, používat různé techniky sběru a distribuce biomedicínských dat, aplikovat synchronizaci biomedicínských aplikací, používat osvědčené programové architektury, používat událostmi řízené programování pro efektivnější a flexibilnější tvorbu komplexních aplikací pro biomedicínské inženýrství, vytvářet virtuální přístroje pro pokročilé metody zpracování biologických signálů, vytvořit distribuční kit biomedicínské aplikace. Předmět Virtuální instrumentace v biomedicínském inženýrství 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

Virtuální instrumentace v biomedicínském inženýrství je spojovacím členem mezi procesem snímání, zpracování biomedicínských dat s odpovídajícími hardwarovými a softwarovými technologiemi. Biomedicínské aplikace vyžadují sofistikované a flexibilní vybavení, které lze realizovat pomocí univerzálních počítačových platforem s různými vstupními / výstupními zařízeními specifickými pro danou aplikaci. Virtuální přístrojové vybavení přináší mnoho výhod oproti "konvenčním" přístrojům. Standardní systémová rozhraní umožňují bezproblémovou integraci virtuálních nástrojů do distribuovaného systému, zatímco rekonfigurace softwaru usnadňuje flexibilitu a škálovatelnost. Většina virtuálních přístrojových konceptů je přímo použitelná v biomedicínských aplikacích, musí se však brát v úvahu specifické rysy biomedicínského vybavení.

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] Chang, H. H., & Moura, J. M. (2010). Biomedical signal processing. Biomedical Engineering and Design Handbook. McGraw Hill (June 2009), 559-579.

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. Úvod do graficky orientované programování v biomedicínském inženýrství s využitím vývojového prostředí LabVIEW – potenciál v klinické praxi, vědě a výzkumu. 2. Možnosti návrhu čelního panelu a blokového diagramu ve vývojovém prostředí LabVIEW pro potřeby biomedicínského inženýrství. 3. Graficky orientované programování v LabVIEW jako plnohodnotná alternativa k textově orientovanému programování. 4. Tvorba samostatných funkcí pro opakovatelné použití v biomedicínských aplikacích – SubVI jako alternativa podprogramu. 5. Techniky odlaďování a tvorba dokumentace kódu moderní biomedicínské aplikace. 6. Práce s biomedicínskými daty – generování, (před)zpracování, vizualizace. 7. Techniky sběru a distribuce biomedicínských dat - pokročilá práce se soubory a s textovými řetězci. 8. Metody synchronizace biomedicínských aplikací. 9. Osvědčené programové architektury (stavový stroj, souběh, paralelismus, reentrantnost). 10. Programové změny prvků čelního panelu virtuální biomedicínské aplikace - Property Nodes. 11. Událostmi řízené programování jako cesta pro efektivnější a flexibilnější tvorbu komplexních aplikací pro biomedicínské inženýrství. 12. Možnosti využití LabVIEW k pokročilému zpracování biologických signálů - Adaptive Filter Toolkit, Advanced Signal Processing Toolkit, Biomedical Toolkit. 13. Virtuální aplikace pokročilých metod zpracování biologických signálů. 14. Tvorba distribučního kitu biomedicínské aplikace. Cvičení: 1. Tvorba virtuálního přístroje: čelní panel, blokový diagram palety, datový tok, apod. 2. Vytváření rozhraní zvolené aplikace (vzhled a chování), tvorba vlastního algoritmu aplikace. 3. Práce s programovými strukturami jako alternativy cyklů a rozhodovacích výrazů (opakován algoritmu ve VI, MathScript, Formula Node., apod.). 4. Tvorba a práce s podprogramy, resp. SubVI pro nastavení, analýzu, zobrazení výsledků, ukládání na disk, komunikaci s vnějšími zařízeními, práci s chybovými hlášeními, apod. 5. Příprava dokumentace kódu, revize, chybový klastr. 6. Generování, (před)zpracování, vizualizace biomedicínských dat. 7. Práce se soubory a s textovými řetězci. 8. Realizace architektury s více smyčkami, předávání dat mezi procesy. 9. Použití metod synchronizace (proměnné, oznámení, fronty). 10. Práce s uzly vlastností (Property Nodes). 11. Vývoj událostmi řízené aplikace. 12. Práce s Adaptive Filter Toolkit, Advanced Signal Processing Toolkit, Biomedical Toolkit. 13. Implementace pokročilých metod zpracování biologických signálů. 14. Tvorba distribučního kitu biomedicínské aplikace.

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  20
        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
2019/2020 (N0788A060001) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (N0788A060001) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku