Цифрова обробка сигналів та зображень
Спеціальність: Кібербезпека
Код дисципліни: 6.125.01.E.080
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Безпека інформаційних технологій
Лектор: Професор каф. БІТ, д.т.н. Журавель І.М.
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: В результаті вивчення дисципліни студент повинен:
знати:
матеріал програми курсу «Цифрова обробка сигналів та зображень»; основні моделі дискретних сигналів; основні моделі цифрових систем обробки інформації; найважливіші методи цифрової фільтрації, оцінювання параметрів та спектрального аналізу сигналів.
вміти:
логічно та послідовно викласти засвоєний ним матеріал, використовувати під час відповіді схеми, діаграми та інші унаочнення, робити самостійні науково обґрунтовані висновки та узагальнення, аргументовано відстоювати свою точку зору та міркування; описувати сигнали і системи у часовій та частотній області, складати програми у середовищі МАТLAB для моделювання сигналів та основних методів їх обробки; проводити аналіз ефективності різних методів обробки сигналів при вирішенні практичних завдань.
Результати навчання: Ефективні методи реалізації основних алгоритмів цифрового оброблення одновимірних та багатовимірних скалярних і векторних сигналів, що є моделями звуку, монохромних та кольорових нерухомих і рухомих зображень тощо. Методи дискретної згортки та кореляції (ДЗ, ДК), ортогональних перетворень, у тому числі, дискретного перетворення Фур’є (ДПФ), дискретного косинусного перетворення (ДКП), зокрема, за швидкими алгоритмами (ШЗ, ШК, ШПФ, ШКП). Методи оцінювання якості цифрової обробки сигналів різної природи. Знайомство з новітніми методами цифрового оброблення сигналів і технічною базою для реалізації цих методів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити:
Криптографічні системи та протоколи;
Електроніка;
Теорія інформації та кодування.
Короткий зміст навчальної програми: Теоретичні основи цифрової обробки сигналів.
Математичні моделі сигналів.
Фур’є аналіз сигналів.
Згортка та кореляція, їх обчислення та застосування.
Цифрова фільтрація сигналів.
Основи цифрового представлення зображень.
Просторові методи покращення зображень.
Частотні методи покращення зображень.
Цифрова обробка кольорових зображень.
Стиснення зображення.
Основи сегментації зображення.
Розпізнавання зображень.
Опис: 1 Теоретичні основи цифрової обробки сигналів.
2 Математичні моделі сигналів.
3 Фур’є аналіз сигналів.
4 Згортка та кореляція, їх обчислення та застосування.
5 Цифрова фільтрація сигналів.
6 Основи цифрового представлення зображень.
7 Просторові методи покращення зображень.
8 Частотні методи покращення зображень.
9 Цифрова обробка кольорових зображень.
10 Стиснення зображення.
11 Основи сегментації зображення.
12 Розпізнавання зображень.
Методи та критерії оцінювання:
• письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування, контрольна робота (40%)
• підсумковий контроль (60 %, контрольний захід, екзамен): письмово-усна форма (60%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль на аудиторних заняттях проводиться з метою з’ясування обставин проходження навчального процесу, визначення його результатів у таких формах:
• попереднє виявлення рівня знань студентів перед початком занять;
• поточна перевірка в процесі засвоєння кожної теми, що вивчається;
• оцінка активності студента у процесі лекційних занять;
• оцінка активності студента у процесі практичних занять;
• перевірка виконання практичних робіт;
• перевірка виконання самостійної роботи;
• усне опитування засвоєння знань, набутих у процесі розв’язування задач на практичних заняттях;
Підсумковий (екзаменаційний) контроль здійснюється за результатами тестового контролю та усного опитування.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлєв Л.А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. СПб.: БХВ – Петербург, 2002. – 464 с.:ил.
2. Бондарев В.Н., Трёстер Г., Чернеча В.С. Цифровая обработка сигналов: методы и средства: Учеб. Пособие для вузов. – Севастополь: СевГТУ, 1999. – 398 с.:ил.
3. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. 2-е изд. – СПб: Политехника, 1999.
4. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. – Москва: Техносфера, 2006. – 856с.
5. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. С англ.. – М.: ООО Бином-Пресс, 2006. – 656 с.
6. Цифровая обработка сигналов: Справочник/ Гольденберг Л. М., Матюшин Б. Д., Поляк М. Н. - М.: Радио и связь, 1985. – 312 с., ил.
7. Евреинов Э.В. и др. Цифровая и вычислительная техника: учебник для высших учебных заведений. – М.: Радио и связь, 1991.
8. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.
9. Антонью А. Цифровые фильтры: Анализ и проектирование: Пер с англ. - М.: Радио и связь, 1983.
10. Обробка сигналів: Підручник / Бабак В.П., Хандецький В.С., Шрюфер Е. – К.: Либідь, 1996. – 392 с.
11. Шрюфер Э. Обработка сигналов: цифровая обработка дискретизированных сигналов: Учебник / Под ред. проф. В.П.Бабака. – К.: Либідь, 1995. – 320 с.
12. Глинченко А. С. Цифровая обработка сигналов: В 2 ч. Красноярск: Изд-во КГТУ. 2001. 383 с.
13. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.:Питер, 2002. – 608 с.:ил.
14. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлєв Л.А. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций. СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 768 с.:ил.
15. Айфишер, Джевирс. Цифровая обработка сигналов: практический поход, 2-е издание. М.: Вильямс, 2004. – 992 с.:ил.
16. Гонсалєс, Джевирс. Цифровая обработка сигналов: практический поход, 2-е издание. М.: Вильямс, 2004. – 992 с.:ил.
17. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: —М.: Мир, 1982. – 790 с.
18. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. — М.: Техносфера, 2005, 2006. — 1072 с.
19. Дьяконов В. П., MATLAB 6.5 SP1/7/7 SP1/ Работа с изображениями и видеопотоками. — M.: СОЛОН-Пресс, 2010. — 400 с.
20. Потапов А. А., Пахомов А. А., Никитин С. А., Гуляев Ю. В., Новейшие методы обработки изображений. — M.: Физматлит, 2008. — 496 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Цифрова обробка сигналів та зображень (курсовий проєкт)
Спеціальність: Кібербезпека
Код дисципліни: 6.125.01.E.081
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Безпека інформаційних технологій
Лектор: Професор каф. БІТ, д.т.н. Журавель І.М.
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: В результаті вивчення дисципліни студент повинен:
знати:
матеріал програми курсу «Цифрова обробка сигналів та зображень»; основні моделі дискретних сигналів; основні моделі цифрових систем обробки інформації; найважливіші методи цифрової фільтрації, оцінювання параметрів та спектрального аналізу сигналів.
вміти:
логічно та послідовно викласти засвоєний ним матеріал, використовувати під час відповіді схеми, діаграми та інші унаочнення, робити самостійні науково обґрунтовані висновки та узагальнення, аргументовано відстоювати свою точку зору та міркування; описувати сигнали і системи у часовій та частотній області, складати програми у середовищі МАТLAB для моделювання сигналів та основних методів їх обробки; проводити аналіз ефективності різних методів обробки сигналів при вирішенні практичних завдань.
Результати навчання: Ефективні методи реалізації основних алгоритмів цифрового оброблення одновимірних та багатовимірних скалярних і векторних сигналів, що є моделями звуку, монохромних та кольорових нерухомих і рухомих зображень тощо. Методи дискретної згортки та кореляції (ДЗ, ДК), ортогональних перетворень, у тому числі, дискретного перетворення Фур’є (ДПФ), дискретного косинусного перетворення (ДКП), зокрема, за швидкими алгоритмами (ШЗ, ШК, ШПФ, ШКП). Методи оцінювання якості цифрової обробки сигналів різної природи. Знайомство з новітніми методами цифрового оброблення сигналів і технічною базою для реалізації цих методів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити:
Криптографічні системи та протоколи;
Електроніка;
Теорія інформації та кодування.
Короткий зміст навчальної програми: Теоретичні основи цифрової обробки сигналів.
Математичні моделі сигналів.
Фур’є аналіз сигналів.
Згортка та кореляція, їх обчислення та застосування.
Цифрова фільтрація сигналів.
Основи цифрового представлення зображень.
Просторові методи покращення зображень.
Частотні методи покращення зображень.
Цифрова обробка кольорових зображень.
Стиснення зображення.
Основи сегментації зображення.
Розпізнавання зображень.
Опис: 1 Теоретичні основи цифрової обробки сигналів.
2 Математичні моделі сигналів.
3 Фур’є аналіз сигналів.
4 Згортка та кореляція, їх обчислення та застосування.
5 Цифрова фільтрація сигналів.
6 Основи цифрового представлення зображень.
7 Просторові методи покращення зображень.
8 Частотні методи покращення зображень.
9 Цифрова обробка кольорових зображень.
10 Стиснення зображення.
11 Основи сегментації зображення.
12 Розпізнавання зображень.
Методи та критерії оцінювання: • підсумковий контроль (залік) - 100%
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль на аудиторних заняттях проводиться з метою з’ясування обставин проходження навчального процесу, визначення його результатів у таких формах:
• попереднє виявлення рівня знань студентів перед початком занять;
• поточна перевірка в процесі засвоєння кожної теми, що вивчається;
• оцінка активності студента у процесі лекційних занять;
• оцінка активності студента у процесі практичних занять;
• перевірка виконання практичних робіт;
• перевірка виконання самостійної роботи;
• усне опитування засвоєння знань, набутих у процесі розв’язування задач на практичних заняттях;
Підсумковий (екзаменаційний) контроль здійснюється за результатами тестового контролю та усного опитування.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлєв Л.А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. СПб.: БХВ – Петербург, 2002. – 464 с.:ил.
2. Бондарев В.Н., Трёстер Г., Чернеча В.С. Цифровая обработка сигналов: методы и средства: Учеб. Пособие для вузов. – Севастополь: СевГТУ, 1999. – 398 с.:ил.
3. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. 2-е изд. – СПб: Политехника, 1999.
4. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. – Москва: Техносфера, 2006. – 856с.
5. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. С англ.. – М.: ООО Бином-Пресс, 2006. – 656 с.
6. Цифровая обработка сигналов: Справочник/ Гольденберг Л. М., Матюшин Б. Д., Поляк М. Н. - М.: Радио и связь, 1985. – 312 с., ил.
7. Евреинов Э.В. и др. Цифровая и вычислительная техника: учебник для высших учебных заведений. – М.: Радио и связь, 1991.
8. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.
9. Антонью А. Цифровые фильтры: Анализ и проектирование: Пер с англ. - М.: Радио и связь, 1983.
10. Обробка сигналів: Підручник / Бабак В.П., Хандецький В.С., Шрюфер Е. – К.: Либідь, 1996. – 392 с.
11. Шрюфер Э. Обработка сигналов: цифровая обработка дискретизированных сигналов: Учебник / Под ред. проф. В.П.Бабака. – К.: Либідь, 1995. – 320 с.
12. Глинченко А. С. Цифровая обработка сигналов: В 2 ч. Красноярск: Изд-во КГТУ. 2001. 383 с.
13. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.:Питер, 2002. – 608 с.:ил.
14. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлєв Л.А. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций. СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 768 с.:ил.
15. Айфишер, Джевирс. Цифровая обработка сигналов: практический поход, 2-е издание. М.: Вильямс, 2004. – 992 с.:ил.
16. Гонсалєс, Джевирс. Цифровая обработка сигналов: практический поход, 2-е издание. М.: Вильямс, 2004. – 992 с.:ил.
17. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: —М.: Мир, 1982. – 790 с.
18. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. — М.: Техносфера, 2005, 2006. — 1072 с.
19. Дьяконов В. П., MATLAB 6.5 SP1/7/7 SP1/ Работа с изображениями и видеопотоками. — M.: СОЛОН-Пресс, 2010. — 400 с.
20. Потапов А. А., Пахомов А. А., Никитин С. А., Гуляев Ю. В., Новейшие методы обработки изображений. — M.: Физматлит, 2008. — 496 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).