F7DIZAB - Zpracování a analýza biosignálů

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy geneze biosignálů, jejich záznamem, preprocessingem, zpracováním a vizualizací.

Standardně probíhá výuka kontaktní formou a předmět je zakončen ústní zkouškou, které předchází písemná příprava. V případě, že počet studentů je menší než 5, může výuka probíhat v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Dále je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma z oboru. Podmínkou pro připuštění ke zkoušce je absolvování dvou laboratorních cvičení (doloženo protokolem podepsaným studentem, vedoucím cvičení a garantem předmětu). Protokoly budou archivovány v referátu pro doktorské studium.

Osnova přednášek:

1.Biopotenciály, stimulace a evokované biosignály. Elektrická aktivita mozku. Geneze signálů v oku. Geneze signálů sluchového ústrojí. Signály rovnovážného ústrojí.

2.Biosignály kosterních svalů. Vznik EKG křivky. Polysomnografie.

3.Snímání elektrických veličin. EEG, EKG, EMG, ERG, EGG.

4.Snímání neelektrických veličin. Obrazové senzory, termovizní systémy, RTG, zobrazování v nukleární medicíně, ultrazvukové zobrazovací systémy.

5.Analogová filtrace. A/D a D/A převod. Vzorkování. Aliasing. Fourierova transformace.

6.Digitální filtrace – FIR (Finite Impulse Response) filtry, IIR (Infinite Impulse Response) filtry. Metody návrhu.

7.Spektrální analýza. Spektrální výkonová hustota. Parametrické a neparametrické metody. Periodogram a metody jeho výpočtu. Vzájemné spektrum, koherence a fáze, kordance. Spektrální analýza a syntéza signálů pomocí FFT.

8.Digitální zpracování obrazu vs. počítačové vidění. Digitální obraz. Histogram jasu. Transformace jasu. Morfologické transformace, geometrické transformace.

9.Zpracování v prostorové oblasti – Konvoluce, filtrace šumu a detekce hran. Segmentace objektů v obrazu.

10.Principy MR zobrazování, gradienty. Prostorové kódování, rozlišení, pulzní sekvence.

Témata cvičení:

1.Snímání neelektrických i elektrických veličin.

2.Zpracování a analýza naměřených veličin.

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy geneze biosignálů, jejich záznamem, preprocessingem, zpracováním a vizualizací.

Povinná:

[1] Proakis, J.G., Manolakis, D.G.: Introduction to Digital Signal Processing. Macmillan Publishing Company, New York 1988.

Šonka, M., Hlaváč, V., Boyle, R.: Image, processing, analysis and machine vision, Cengage Learning;, Canada, 4th edition, 2014, 912 stran, ISBN: 978-1133593607.

[2] Malmivuo, Jaakko; Plonsey, Robert: Bioelectromagnetism: principles and applications of bioelectric and biomagnetic fields. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-505823-9.

Doporučená:

[1] Mohylová, J., Krajča, V.: Zpracování biologických signálů, Ediční středisko VŠB – TUO, Ostrava 2006, 135 stran. ISBN: 978-8024814919.

[2] Rozman J. a kol. Elektronické přístroje v lékařství, Academia Praha 2006, 410 stran. ISBN: 80-20013083.

Modul G