Analiza sygnałów i obrazowanie

kierunkowe
obowiązkowe

Aparatura diagnostyki i terapii medycznej 0900-FM1-3ADT
Komputerowe metody obliczeniowe 0900-FX1-1KMO
Metody numeryczne 0900-FM1-3MNU

Aparatura diagnostyki i terapii medycznej 0900-FM1-3ADT
Komputerowe metody obliczeniowe 0900-FX1-1KMO
Metody numeryczne 0900-FM1-3MNU

Student uczestniczący w wykładzie oraz ćwiczeniach laboratoryjnych powinien posiadać podstawową wiedzę nabytą w toku studiów pierwszego stopnia w szczególności w zakresie diagnostycznej aparatury medycznej oraz znać podstawy korzystania z technik komputerowych.

w sali

Wykład i laboratorium z analizy sygnałów i obrazowania obejmują podstawy klasycznej i współczesnej analizy sygnałów oraz zapoznaje studentów z podstawowymi metodami cyfrowego przetwarzania i analizy obrazów w zastosowaniu do praktyki medycznej.

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (moduł "Metody matematyczne i komputerowe").

Dziedzina i dyscyplina nauki: dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, dyscyplina nauki matematyczne.

Rok studiów/semestr: rok 1/ semestr 2

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: wykład 30 godz., laboratorium 30 godz.

Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie problemów i zadań, dyskusja, konsultacje, praca własna poza zajęciami

Punkty ECTS: 4

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (30 godz), udział w laboratorium (30 godz.), udział w konsultacjach (15 godz), praca własna poza zajęciami (30 godz), przygotowanie do egzaminu 15 godz), sumaryczne obciążenie pracą studenta (120 godz.).

Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 3,6 ECTS; nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym - 1,2 ECTS.

Wykład i ściśle z nim skorelowane zajęcia laboratoryjne obejmują następujące zagadnienia:

1. Podstawowe pojęcia z zakresu przetwarzania i analizy sygnałów. Źródła, klasyfikacja i parametry sygnałów.

2. Akwizycja i przetwarzanie sygnałów.

3. Analiza sygnałów w dziedzinie czasu.

4. Analiza częstotliwościowa sygnałów dyskretnych i jej interpretacja.

5. Filtracja cyfrowa. Algorytmy filtracji cyfrowej.

6. Podstawowe metody cyfrowej analizy sygnału. Rozpoznawanie sygnałów fonicznych.

7. Obraz: definicja, struktura i rodzaje.

8. Zasady tworzenia obrazu cyfrowego. Metody pozyskiwania obrazów cyfrowych.

9. Obrazy barwne, modele barw.

10. Bezkontekstowe przetwarzanie obrazu (punktowe, arytmetyczne i geometryczne).

11. Kontekstowa filtracja obrazów (filtry liniowe i nieliniowe, dwuwymiarowa dyskretna transformata Fouriera, filtracja przestrzenna).

12. Przekształcenia morfologiczne.

13. Analiza obrazów cyfrowych. Metody segmentacji i indeksacji obrazu.

14. Pomiary na obrazach cyfrowych w tym ocena rozmiarów i kształtów obiektów, analiza tekstury, tworzenie statystyk.

Wykłady są wzbogacone prezentacjami (wykorzystanie oprogramowania Power Point) z licznymi przykładami przekazywanych treści. Studenci są stymulowani do zadawania pytań i dyskusji. Zajęcia laboratoryjne odbywają się w pracowni komputerowej. W trakcie zajęć implementowane są podstawowe algorytmy przetwarzania sygnałów 1D i 2D. Studenci wykonują, wskazane przez prowadzącego, zadania praktyczne z zakresu analizy sygnałów i obrazowania, z uwzględnieniem zastosowań w medycynie. Prowadzący zachęca studentów do pracy zespołowej.

Literatura zalecana:

1. J. Szabatin, Podstawy teorii sygnałów, WKiŁ, Warszawa 2002.

2. W. Malina, Cyfrowe przetwarzanie obrazów, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2008.

3. R. Tadeusiewicz, P. Kohoroda, Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, Kraków 1997, WFPT. http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty2/0098/komputerowa_analiza.pdf

Literatura dodatkowa:

1. T.P. Zieliński, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKiŁ, Warszawa 2005.

2. J. Cytowski, Cyfrowe przetwarzanie obrazów medycznych, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2008.

Student:

1. zna fizyczne i matematyczne podstawy współczesnych metod obrazowania medycznego, w tym tomografii rentgenowskiej i komputerowej oraz brazowania z wykorzystaniem metod niejonizujących, o ile specjalność to przewiduje (K_W27)

2. zna narzędzia matematyczne do analizy danych eksperymentalnych, analizy sygnałów i obrazów, w tym medycznych obrazów diagnostycznych, o ile specjalność to przewiduje (K_W29)

3. zna sposoby tworzenia obrazu, w tym obrazu cyfrowego, zna metody przetwarzania i poprawy jakości obrazów i sygnałów, o ile specjalność to przewiduje (K_W30)

4. zna techniki analizy obrazów, optymalizacji oraz odzyskiwania informacji ilościowej, o ile specjalność to przewiduje (K_W31)

5. zna metody otrzymywania obrazów i sygnałów diagnostycznych do zastosowań medycznych, o ile specjalność to przewiduje (K_W32)

6. potrafi korzystać z literatury, zasobów Internetu oraz dokumentacji technicznej aparatury medycznej – w tym z dokumentacji w języku angielskim, zna podstawowe źródła informacji o bieżących problemach i osiągnięciach fizyki medycznej, o ile specjalność to przewiduje (K_U40)

7. ma świadomość ciągłego i szybkiego rozwoju fizyki medycznej, potrafi określić kierunek swoich zainteresowań i podjąć samodzielne kształcenie, o ile specjalność to przewiduje (K_U41)

Po zakończeniu kształcenia odbywa się egzamin złożony z części pisemnej i ustnej, który weryfikuje uzyskaną wiedzę. Warunkiem koniecznym przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie (na ocenę) laboratorium.