Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Transkrypt
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Nazwa przedmiotu: CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW Digital signal processing Kierunek: Forma studiów: Kod przedmiotu: Informatyka Stacjonarne Rodzaj przedmiotu: Poziom kwalifikacji: moduł specjalności obowiązkowy: Sieci komputerowe I stopnia F5_01 Rok: III Semestr: V Rodzaj zajęć: Liczba godzin/tydzień: Liczba punktów: wykład, laboratorium 2W, 2L 5 ECTS PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU C1. Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami i technikami cyfrowego przetwarzania sygnałów akustycznych i wizyjnych z wykorzystaniem wiedzy o teorii sygnałów i technice cyfrowej. C2. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie rejestrowania, kodowania, kompresowania, konwersji, filtrowania, analizy i przetwarzania sygnałów akustycznych oraz wizyjnych, realizowanych dla systemów wykorzystujących informacje o dźwięku i obrazie. C3. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie pracy samodzielnej i zespołowej, opracowywania sprawozdań, analizowania uzyskanych wyników, itp. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z zakresu matematyki, techniki cyfrowej i podstaw programowania. 2. Znajomość zasad bezpieczeństwa pracy przy użytkowaniu profesjonalnych urządzeń dźwiękowych i wizyjnych. 3. Umiejętność wykonywania działań matematycznych do rozwiązywania postawionych zadań związanych z teorią sygnałów. 4. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji technicznej. 5. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie. 6. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 – posiada podstawową wiedzę teoretyczną z zakresu cyfrowego przetwarzania oraz analizy sygnałów dźwiękowych i wizyjnych, EK 2 – zna tendencje i kierunki rozwoju w zakresie projektowania i programowania systemów do analizy dźwięku i obrazu, sterujących, wbudowanych i biometrycznych, EK 3 – potrafi wyznaczyć podstawowe parametry dla próbkowania i kwantyzacji przy rejestracji sygnałów analogowych i konwersji do postaci cyfrowej, generować sygnały losowe, mono-harmoniczne oraz poli-harmoniczne. EK 4 – ma ogólną wiedzę w zakresie funkcjonowania profesjonalnego studia nagrań audio i wideo, zna ogólne zasady działania, obsługi i doboru parametrów urządzeń oraz wymaganych warunków otoczenia podczas rejestracji, analizy i przetwarzania sygnałów dźwiękowych i wizyjnych, EK 5 – jest zdolny zaproponować rodzaj filtracji w celu rozwiązania konkretnego zagadnienia związanego z analizą i przetwarzaniem sygnałów. EK 6 – posiada wiedzę na temat sposobu reprezentacji sygnałów w dziedzinie czasu i dziedzinie częstotliwości. EK 7 – potrafi dokonać konwersji sygnałów dźwiękowych do dziedzin częstotliwościowych i czasowych, w celu wydobycia poszukiwanych cech sygnałów, wymaganych przy kodowaniu. EK 8 – potrafi zrealizować automatyczną analizę, przetwarzanie i detekcję obrazów w celu ekstrakcji wybranych cech z cyfrowych sygnałów wizyjnych. EK 9 – potrafi pracować samodzielnie oraz w zespole, a także przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć – WYKŁADY W 1 – Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. W 2 – Miary statystyczne. W 3 – Pojęcie sygnału W 4 – Przestrzenie sygnałów W 5 – Konwersja analogowo-cyfrowa. W 6 – Przekształcanie sygnałów w dziedzinę częstotliwościową W 7 – Projektowanie filtrów cyfrowych. W 8 – Kodowanie przebiegów czasowych. W 9 – Sygnały losowe W 10 – Wykorzystanie sygnałów w praktycznym sterowaniu. W 11 – Analiza, przetwarzanie i rozpoznawanie obrazów cyfrowych. W 12 – Przekształcenia geometryczne i punktowe. W 13 – Filtracja obrazów cyfrowych. W 14 – Filtry nieliniowe. W 15 – Przekształcenia morfologiczne. Forma zajęć – LABORATORIUM L 1 – Podstawowe operacje i funkcje w systemie Matlab. L 2 – Obiekty w GUI. L 3 – Obsługa wejścia-wyjścia, podstawowa komunikacja. L 4 – Konwersja A/C. L 5 – Próbkowanie i kwantyzacja sygnału. L 6 – Generowanie sygnałów monoharmonicznych i poliharmonicznych. L 7 – Splot sygnałów. L 8 – Filtry o nieskończonej odpowiedzi impulsowej. L 9 – Filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej. L 10 – Przekształcanie sygnałów w dziedzinę częstotliwościową, dyskretna i szybka transformata Fouriera. L 11 – Analiza częstotliwościowa sygnałów, szybka i odwrotna transformata Fouriera. L 12 – Przekształcenia punktowe, wyrównanie histogramu. L 13 – Filtracja obrazów. Liczba godzin 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Liczba godzin 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 L 14 – Filtry morfologiczne i detekcja krawędzi. L 15 – Metody automatycznej detekcji wybranych obiektów. 2 2 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych 2. – opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. – przykładowe systemy sterujące i biometryczne 4. – instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 5. – profesjonalne studio nagrań do rejestracji dźwięków i obrazów 6. – programy inżynierskie do analizy i przetwarzania sygnałów dźwiękowych oraz statycznych i dynamicznych obrazów 7. – stanowiska do ćwiczeń wyposażone w urządzenia do rejestracji i odtwarzania sygnałów akustycznych i wizyjnych SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA) F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń F3. – ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F4. – ocena aktywności podczas zajęć P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę* P2. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu – zaliczenie wykładu (lub egzamin) *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 30W 30L 60 h Godziny konsultacji z prowadzącym 5h Zapoznanie się ze wskazaną literaturą 15 h Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych 15 h Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych, projektów (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) 10 h Przygotowanie do egzaminu (kolokwium) 20 h Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych 125 h 5 ECTS 2.6 ECTS 2.2 ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 3 1. Lyons R. G.: „Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów”, WKiŁ, W-wa, 1999, 2. Marvin C., Ewers G.: „Zarys cyfrowego przetwarzania sygnałów”, WKiŁ, W-wa, 1999, 4. Szabatin J.: „Podstawy teorii sygnałów”, Wydanie 3, WKiŁ, W-wa, 2003 5. Ryszard Tadeusiewicz, Przemysław Korohoda, „Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów”, Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków 1997. 6. Witold Malina, Sergey Ablameyko, Waldemar Pawlak, “Podstawy cyfrowego przetwarzania obrazów”, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2002. 7. Zygmunt Wróbel, Robert Koprowski, “Przetwarzanie obrazu w programie MATLAB”, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 2001. PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr inż. Mariusz Kubanek [email protected] MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EK1 EK2 EK3 EK4 EK5 EK6 EK7 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_W09 KIO1_W01 KSK_W02 K_W09 K_W16 KIO1_W01 KSK_W02 K_U06 K_U12 K_U13 KIO1_U01 KSK_U02 K_W05 K_W09 KIO1_W01 KSK_W02 K_U01 K_U12 K_U13 KIO1_U01 KSK_U02 K_W01 K_W09 KIO1_W01 KSK_W02 K_U06 K_U12 K_U13 KIO1_U01 Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny C1 W1-15 1,3 F1 P2 C1 W10,11 1,3 F4 P2 C2 W2-5,9 L1-7 1,4,6-7 F1 F2 F3 P1 C1 W1,5,11 1,5 F4 P2 C2 W7,13-14 L8-9,13-14 1-2,4-7 F1 F2 F3 P1 C1 W6 1,3 P2 C2 W6,8,10 L10-11 1-4,6-7 F2 F4 P1 4 EK8 EK9 KSK_U02 K_U12 K_U13 KIO1_U01 KSK_U02 K_U01 K_U02 K_U03 K_K04 KIO1_U01 KSK_U02 C2 W10-15 L12-15 1,3,7 F2 P1 P2 C3 L1-15 2,4 F2 F3 P1 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Na ocenę 2 Efekt 1,2,4,6 Student opanował wiedzę z zakresu podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów, potrafi podać przykłady stosowania takiego przetwarzania Efekt 3,5,7,8 Student posiada umiejętności stosowania wiedzy w praktycznym rozwiązywaniu problemów związanych z cyfrowym przetwarzaniem i analizą sygnałów Efekt 9 Student potrafi efektywnie prezentować i dyskutować wyniki własnych działań Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów Student częściowo opanował wiedzę z zakresu podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów Student opanował wiedzę z zakresu podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów, potrafi wskazać właściwą metodę realizacji przetwarzania dla konkretnych systemów Student bardzo dobrze opanował wiedzę z zakresu materiału objętego programem nauczania, samodzielnie zdobywa i poszerza wiedzę przy użyciu różnych źródeł Student nie potrafi wyznaczyć podstawowych parametrów wybranych elementów przetwarzania sygnałów nawet z pomocą wytyczonych instrukcji oraz prowadzącego Student nie potrafi wykorzystać zdobytej wiedzy, zadania wynikające z realizacji ćwiczeń wykonuje z pomocą prowadzącego Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy wynikające w trakcie realizacji ćwiczeń Student potrafi dokonać wyboru technik przetwarzania sygnałów oraz wykonać zaawansowane aplikacje wykorzystujące takie przetwarzanie, potrafi dokonać oceny oraz uzasadnić trafność przyjętych metod Student nie opracował sprawozdania/ Student nie potrafi zaprezentować wyników swoich badań Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, ale nie potrafi dokonać interpretacji oraz analizy wyników własnych badań Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi prezentować wyniki swojej pracy oraz dokonuje ich analizy Student wykonał sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, potrafi w sposób zrozumiały prezentować, oraz dyskutować osiągnięte wyniki Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia odpowiadające ocenie wyższej 5 III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów (prezentacje do zajęć, instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych, przykładowe aplikacje) dostępne są na stronie internetowej http://icis.pcz.pl/~mkubanek, w zakładce Dydaktyka. 2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć danego z przedmiotu. 6