516-0881/01 – Teorie zpracování signálu (TZS)
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | doc. Dr. Ing. Michal Lesňák | Garant verze předmětu | doc. Dr. Ing. Michal Lesňák |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2013/2014 |
| Určeno pro fakulty | HGF | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.