516-0881/01 – Teorie zpracování signálu (TZS)

Garantující katedraInstitut fyzikyKredity4
Garant předmětudoc. Dr. Ing. Michal LesňákGarant verze předmětudoc. Dr. Ing. Michal Lesňák
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2004/2005Rok zrušení2013/2014
Určeno pro fakultyHGFUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
LES66 doc. Dr. Ing. Michal Lesňák
VAL30 doc. Ing. Jan Valíček, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 12+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Znát klasifikaci signálů a způsoby zpracování s důrazem na matematické metody zpracování signálu, a to pro popis technologických procesů.

Vyučovací metody

Přednášky

Anotace

Předmět je koncipován jako předmět teoretického základu technického magisterského studia. Studuje analogové a číslicové determinované a náhodné signály. Značná část je věnována zpracování šumů (bílý, růžový), které tyto signály ovlivňují. Teorie zpracování signálu, jako předmět předposledního ročníku, využívá všech matematických metod obvyklých pro rozbor a zpracování signálů. Zároveň široce používá teorii pravděpodobnosti a statistickou matematiku. Představuje logické završení stupňovitého, postupně se rozvíjejícího předmětu bakalářského studia (Počítačové praktikum, Počítačový software a Metody zpracování signálů), jež dávají ucelenou představu o teorii analýzy a přenosu signálů lineárními přenosovými soustavami. Pro procvičení budou využity signály získané při praktických měřeních v předmětech Ultrazvukové diagnostické metody a Rentgenové diagnostické metody studované v předchozích ročnících.

Povinná literatura:

Randall, R. B.: Frequency Analysis, Brüel & Kjaer, 1987 Jan, J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, VUT Brno, 2002 Jan, J., Kozumplík, J.: Systémy, procesy a signály, VUT Brno, 2000 Prchal, J.: Signály a soustavy, SNTL Praha, 1987 Nevřiva, P.: Analýza signálů a soustav,BEN Praha, 2000 Anděl, J.: Statistická analýza časových řad, SNTL Praha, 1976 Smékal, Z., Vích, R.: Zpracování signálů pomocí signálových procesorů, Radix Praha, 1998 Navrátil, M., Pluhář, O.: Měření a analýza mechanického kmitání (Metody a přístroje), SNTL Praha, 1986 Tůma, J.: Zpracování signálů získaných z mechanických systémů užitím FFT. Sdělovací technoka, Praha 1997 Pospíšil, J.: Analýza a přenosové aspekty signálů. PRFUP Olomouc, 1994 Pospíšil, J.: Teorie zpracování signálů. PRFUP Olomouc, 1994 Uhlíř, J., Sovka, P.: Číslicové zpracování signálů, ČVUT Praha, 1995 Bada, M.: Úvod do statistické mechaniky, Západočeská univerzita v Plzni, 2001

Doporučená literatura:

Hlaváč, V.: Sedláček, M.: Zpracování signálů a obrazů, ČVUT Praha, 2002 Hrdina, Z., Vejražka, F.: Signály a soustavy, ČVUT Praha, 2001 Vích, R., Smékal, Z.: Číslicové filtry, ACADEMIA Praha, 2000

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

H i s t o r i c k ý vývoj, s o u č a s n ý stav a v ý v o j o v é perspektivy teorie signálu. Využití signálu a signálových soustav ve vědě a technice. Signály a jejich klasifikace. Příklady signálů a jejich spekter. D e t e r m i n i s t i c k é s i g n á l y . Spektrální analýza signálů. Harmonický průběh. Periodické průběhy. Výkonové poměry u periodických průběhů (Parsevalova věta). Neperiodické průběhy. Energetické poměry u neperiodických průběhů (Rayleighova věta). Vlastnosti signálů a spekter (aditivita, superpozice, konvoluce). Elementární funkce a jejich transformace (jednotkový skok, jednotkový impuls). Diskrétní Fourierova transformace. Rychlá Fourierova transformace. V z o r k o v á n í s i g n á l ů . Principy vzorkování. Shannonova- Kotělnikovova (vzorkovací) věta. Spektrum vzorkovaného signálu. S t o c h a s t i c k é s i g n á l y . Stochastické vlastnosti signálů. Pravděpodobnost výskytu jevu (pravděpodobnost jevu, statistická definice pravděpodobnosti, geometrická definice pravděpodobnosti). Náhodné veličiny (funkce rozdělení, číselné charakteristiky náhodných veličin, některé typy rozdělení náhodných veličin). Systémy náhodných veličin. Funkce náhodných veličin. Náhodné procesy. Statistika náhodného procesu. Stacionární náhodné procesy. Ergodické náhodné procesy. Autokovarianční funkce. Autokorelační funkce. Vzájemná korelační funkce. M a t e m a t i c k é m e t o d y zpracování signálu. Fourierova analýza signálu (Fourierova řada, Fourierův integrál, Fourierova transformace). Laplaceova transformace. Laplaceova-Wagnerova transformace. Bilineární transformace. Z-transformace. Hilbertova transformace. Walshova transformace. Haarova transformace. Okenní transformace. Waveletova transformace. P ř e n o s s i g n á l u lineární soustavou. Činitel přenosu. Impulsová charakteristika. Přechodová charakteristika. Lineární zkreslení. Nelineární zkreslení. OSNOVA CVIČENÍ: využití systému MATLAB resp. MATHEMATICA, ORIGIN. 1. Spektrální analýza signálů. Harmonický průběh. Periodické průběhy. Výkonové poměry u periodických průběhů (Parsevalova věta). 2. Neperiodické průběhy. Energetické poměry u neperiodických průběhů (Rayleighova věta). Vlastnosti signálů a spekter (aditivita, superpozice, konvoluce). 3. Elementární funkce a jejich transformace (jednotkový skok, jednotkový impuls). Diskrétní Fourierova transformace. Rychlá Fourierova transformace. 4. Principy vzorkování. Shannonova-Kotělnikovova (vzorkovací) věta. Spektrum vzorkovaného signálu. 5. Stochastické vlastnosti signálů. Pravděpodobnost výskytu jevu (pravděpodobnost jevu, statistická definice pravděpodobnosti, geometrická definice pravděpodobnosti). Náhodné veličiny (funkce rozdělení, číselné charakteristiky náhodných veličin, některé typy rozdělení náhodných veličin). 6. Systémy náhodných veličin. Funkce náhodných veličin. Náhodné procesy. Statistika náhodného procesu. 7. Stacionární náhodné procesy. 8. Ergodické náhodné procesy. 9. Autokovarianční funkce. Autokorelační funkce. Vzájemná korelační funkce. 10.Matematické metody zpracování signálu (Fourierova analýza signálu, Waveletova analýza signálů). 11.Zpracování naměřených signálů pomocí spektrální analýzy (Fourierova transformace). 12.Zpracování naměřených signálů pomocí spektrální analýzy (Waveletova transformace). 13.Naměření signálů pomocí vytypovaných snímačů fyzikálních veličin. Zpracování naměřených signálů pomocí spektrální analýzy, filtrací a korelační analýzou.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr, platnost do: 2013/2014 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 0
                Projekt Projekt 10  0
                Písemka Písemka 20  0
        Zkouška Zkouška 70 (70) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 20  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 50  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2012/2013 (N2102) Nerostné suroviny (3911T001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2102) Nerostné suroviny (3911T001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2102) Nerostné suroviny (3911T001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N2102) Nerostné suroviny (3911T001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N2102) Nerostné suroviny (3911T001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N2102) Nerostné suroviny (3911T001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku