450-4085/01 – Virtuální instrumentace v biomedicínském inženýrství (VIBI)
| 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 | povinně volitelný typu B |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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.
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. 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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky