Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины icon

Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины



НазваниеДавыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины
Дата конвертации30.07.2014
Размер162.8 Kb.
ТипПрограмма дисциплины


Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


УТВЕРЖДАЮ

Председатель Методической комиссии

Института Геологии и Геофизики

_____________ /проф. Тагильцев С.Н./

«____» _____________ 2008 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ЕН.В.01.01 - ТЕОРИЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Закреплена за кафедрой: Геоинформатики.
Учебный план специальности подготовки дипломированных специалистов 230201 "Информационные системы в технике и технологиях" (ГИН).

Часов по РУП: общее - 149 ч., обязательные аудиторные занятия – 116 ч., самостоятельная работа студентов - 33 ч.

Виды контроля в семестрах: экзамены – 5, 6; защита КР – 5; расчетно-графические работы – 4 (5 и 6 семестры).
Программу составил:

Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук.
Рабочая программа дисциплины ЕН.В.01.01 «Теория цифровой обработки данных» составлена на основании:

а) опыта преподавания дисциплины в университете в соответствии с общими требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования подготовки дипломированного специалиста по направлению 230200 "Информационные системы" (регистрационный номер 276 тех/дс, 27.03.2000, квалификация - инженер).

б) рабочего учебного плана специальности 230201 "Информационные системы в технике и технологиях" (утвержден 23.06.2000).


Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры геоинформатики. Протокол № 3 от 9 февраля 2007 г.
Зав. кафедрой ____________________ проф. Писецкий В.Б.

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с основными методами и техническими приемами цифровой фильтрации, обработки и преобразований информационных данных в современных информационных системах регистрации, накопления, обработки и представления данных, изучение методов реализации в информационных системах и на современных персональных компьютерах эффективных алгоритмов преобразования и анализа информационных данных.

^ 2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Студент должен иметь представление: о методах и технических приемах цифровой фильтрации, обработки и преобразований информационных данных в современных информационных системах регистрации, накопления, обработки и представления данных, о реализации в информационных системах и на современных персональных компьютерах эффективных алгоритмов преобразования и анализа информационных данных

^ Студент должен знать: основные виды цифровых фильтров, методы их анализа и синтеза; особенности цифровой фильтрации информации; основные методы статистической обработки данных; спектральный анализ сигналов; вейвлетные преобразования сигналов; методы децимации и интерполяции информационных данных; методы деконволюции и сжатия сигналов; оптимальные методы выделения информации при больших уровнях шумов; адаптивные методы фильтрации информации; системы преобразования информационных сигналов, классические приложения преобразования информационных данных.

^ Студент должен уметь: определять параметры линейных систем регистрации и формирования результатов наблюдений и выполнять классические преобразования данных; моделировать процессы регистрации данных и их обработки; оценивать корректность данных и производить их частотный анализ; определять параметры цифровых фильтров, выполнять расчеты цифровых фильтров и цифровую фильтрацию результатов наблюдений; выполнять расчеты фильтров деконволюции и применять их для решения задач геофизики; выполнять обработку результатов измерений с помощью программных пакетов общего и специального назначения; оформлять результаты обработки информационных данных.
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (тематический план)
Наименование раздела и темы
Обяз. ауд. часов
Литература
Раздел 1. Цифровые фильтры и цифровая фильтрация сигналов.
36
    1. Введение в цифровую обработку сигналов.

Цифровые сигналы. Обработка цифровых сигналов. Функциональные преобразования сигналов. Операции цифровой обработки. Линейная цифровая фильтрация. Дискретные преобразования. Области применения цифровой обработки сигналов..

2
[1], c. 127-140.
[2], с. 7-19.
[3], тема 1,
9 стр.
[4], c. 27-39.
    1. Цифровые фильтры обработки одномерных сигналов.
Нерекурсивные и рекурсивные цифровые фильтры. Импульсная реакция фильтров. Передаточные функции фильтров. Z-преобразование. Устойчивость фильтров. Частотные характеристики фильтров. Фазовая и групповая задержка сигналов. Структурные схемы цифровых фильтров.
4
[1], c. 143-147.
[2], c. 59-77, 325-373.
[3], тема 2,
14 стр.
    1. Фильтры сглаживания сигналов. Метод наименьших квадратов.
Фильтры МНК 1-го, 2-го и 4-го порядка. Расчет коэффициентов фильтров. Импульсные реакции и частотные характеристики фильтров. Модификации фильтров. Оптимизация сглаживания. Расчет простого цифрового фильтра по частотной характеристике.
4
[3], тема 3,
8 стр.
    1. Разностные фильтры и фильтры интегрирования сигналов.
Разностные операторы. Выделение в сигналах шумов. Восстановление утраченных данных. Аппроксимация производных. Интегрирование данных. Алгоритмы интегрирования.
4
[1], c. 244-246,
[3], тема 4,
7 стр.
    1. Фильтрация случайных сигналов.
Сохранение природы сигнала. Математическое ожидание. Корреляционные соотношения. Спектры мощности сигналов. Дисперсия выходного сигнала. Усиление шумов. Функция когерентности.
4
[1], c. 148-150,
172-177, 200.
[2], c. 271-286.
[3], тема 5,
5 стр.
    1. Весовые функции.
Явление Гиббса. Параметры эффекта. Последствия для практики. Нейтрализация явления Гиббса. Основные весовые функции.
2
[1], c. 273-274,
[2], c.342-343.
[3], тема 6,
8 стр.
    1. Нерекурсивные частотные цифровые фильтры.
Типы фильтров. Методика расчетов. Идеальные частотные фильтры. Конечные приближения идеальных фильтров. Применение весовых функций. Гладкие частотные фильтры. Дифференцирующие цифровые фильтры. Принцип синтеза фильтров.
4
[1], c. 202-205,
313-327.
[3], тема 7,
14 стр.
[4], c. 355-372.
    1. Z-преобразование сигналов и системных функций.
Определение z-преобразования. Пространство z - полиномов. Аналитическая форма z-образов. Свойства z - преобразования. Применение преобразования. Обратное z - преобразование.
4
[1], c. 143-148.
[2], c. 30-56.
[3], тема 8,
11 стр.
    1. Рекурсивные цифровые фильтры.
Конструкция рекурсивных цифровых фильтров. Каскадная и параллельная форма. Режекторные и селекторные фильтры. Билинейное z-преобразование при синтезе рекурсивных цифровых фильтров. Деформация частотной шкалы. Аппроксимационная задача синтеза фильтров. Передаточная функция фильтров. Виды рекурсивных фильтров.
4
[1], c. 205-222.
[2], c. 474-517.
[3], тема 9,
11 стр.
[4], c. 355-372.
    1. Рекурсивные частотные цифровые фильтры.
Низкочастотный цифровой фильтр Баттеруорта. Передаточная функция фильтра. Преобразование Лапласа. Билинейное преобразование. Высокочастотный цифровой фильтр Баттеруорта. Синтез цифровых фильтров методом частотного преобразования. Полосовой цифровой фильтр Баттеруорта. Цифровые фильтры Чебышева.
4
[1], c. 313-320.
[3], тема 10,
9 стр.
[4], c. 500-574.
Раздел 2. Специальные методы обработки сигналов.
30
    1. Адаптивная фильтрация цифровых данных.
Основные области применения. Адаптивный шумоподавитель. Адаптивный фильтр Винера. Адаптивный алгоритм наименьших квадратов Уидроу-Хопфа. Рекурсивные схемы наименьших квадратов.
Основы статистической группировки информации. Использование априорных данных. Эффективность метода. Статистическая регуляризация данных с очисткой от шумов. Статистическая группировка полезной информации.
2
[1], c. 349-362.
[2], c. 527-549.
[3], тема 11,
18 стр.
    1. Оптимальные линейные цифровые фильтры.
Критерии построения. Фильтр Колмогорова-Винера. Система линейных уравнений фильтра. Частотная характеристика. Эффективность оптимального фильтра. Фильтры прогнозирования и запаздывания. Оптимальные цифровые фильтры сжатия сигналов. Оптимальный фильтр обнаружения сигналов. Согласованный фильтр. Обратный фильтр. Оптимальный энергетический цифровой фильтр сигналов.
6
[3], тема 12,
14 стр.
    1. Деконволюция цифровых сигналов.
Понятие деконволюции сигналов. Особенности деконволюции. Устойчивость фильтров деконволюции. Инверсия импульсного отклика фильтра. Оптимальные фильтры деконволюции. Рекурсивная деконволюция сигналов. Фильтры сжатия сигналов.
4
[1], c. 212-213.
[3], тема 13,
11 стр.
    1. Аппроксимация сигналов и функций. Регрессия.
Аппроксимация сигналов и функций рядами Тейлора. Полиномиальная аппроксимация. Сплайновая аппроксимация. Спектральный метод. Методика аппроксимации эмпирических данных.
Линейная регрессия. Полиномиальная регрессия. Одномерная регрессия. Зональная регрессия. Нелинейная регрессия. Регрессия общего типа. Сглаживание данных. Предсказание зависимостей.
2
[1], c. 230-239.
[3], темы 14, 15, 21 стр.
[5], c. 27-36.
    1. Медианная фильтрация сигналов.
Принцип фильтрации. Одномерные медианные фильтры. Двумерные фильтры. Достоинства и недостатки медианных фильтров. Медианная фильтрация комбинированных помех. Очистка сигналов от квазидетерминированного шума. Преобразование статистики шумов.
2
[3], тема 16,
11 стр.
    1. Обработка изображений.

Графическое представление изображений. Цветовые модели. Геометрические преобразования растровых изображений. Частотные искажения изображений и их устранение. Передискретизация изображений. Фильтрация изображений. Линейные и нелинейные фильтры. Пороговая фильтрация. Сжатие изображений, оценка потерь.
2
[3], тема 17,
16 стр.
    1. Распознавание объектов изображений.

Коррекция яркости и контрастности. Определение границ объектов на изображении. Выделение объектов. Выделение признаков объектов. Обнаружение и распознавание объектов. Методы распознавания.
2
[3], тема 18,
11 стр.
    1. Основы вейвлетного преобразования сигналов.

Истоки вейвлет-преобразования. Принцип преобразования. Вейвлетный спектр. Непрерывное вейвлет-преобразование. Дискретное вейвлет-преобразование. Частотно-временная локализация вейвлет-анализа. Практическое использование.
4
[2], c. 623-638.
[3], тема 19,
18 стр.
[5], c. 65-70,
85-127.
    1. Свойства вейвлет-преобразования сигналов.

Базисные функции вейвлет-преобразования. Свойства вейвлета. Отображение преобразования. Вейвлетные функции. Свойства вейвлет-преобразования. Вейвлет-преобразование простых сигналов.
2
[2], c. 623-638.
[3], тема 20,
10 стр.
[5], c. 85-102.
    1. Вейвлетный кратномасштабный анализ (КМА).

Принцип кратномасштабного анализа. Математические основы КМА. Масштабирующая функция. Базисный вейвлет. Разложение функций на вейвлетные ряды. Быстрое вейвлет-преобразование. Реконструкция сигналов. Пакетные вейвлеты. Фильтры дуальной декомпозиции и реконструкции сигналов. Ортогональные и биортогональные вейвлеты. Вейвлет Добеши. Двумерные вейвлеты.
4
[2], c. 623-638.
[3], тема 21,
17 стр.
[5], c. 103-127.
^ 4. ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ. КУРСОВАЯ РАБОТА.
4.1. Практические и расчетно-графические работы.
Работы выполняются на компьютерах по типовым программам с заданием индивидуальных параметров моделирования, расчетов и обработки данных для каждого студента группы.
Номер раздела и темы
Наименование тем практических работ, необходимое обеспечение.
1.1,
1.2.

Каузальные нерекурсивные цифровые фильтры (4 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp01.zip.
Литература: [3], тема 1, 2.
1.2,
1.5.

Корреляционные параметры фильтрации (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp02.zip.

Литература: [3], тема 1, 2, 5.
1.1,
1.2,
1.5.

Симметричные двусторонние НЦФ (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp03.zip.

Литература: [3], тема 1, 2, 5
1.3,
1.5.

Сглаживание данных методом наименьших квадратов (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp04.zip.

Литература: [3], тема 3, 5.
1.4.

Разностные операторы НЦФ (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp05.zip.

Литература: [3], тема 4.
1.4,
1.6,
1.7.

Разностные операторы дифференцирования (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp06.zip .

Литература: [3], тема 4, 6, 7.
1.6.

Весовые функции (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp07.zip.
Литература: [3], тема 6.
1.6,
1.7.

Нерекурсивные полосовые фильтры (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp08.zip.

Литература: [3], тема 6, 7.
1.8,
1.9.

Рекурсивные цифровые фильтры (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp09.zip.

Литература: [3], тема 8, 9.
1.8,
1.10.

Низкочастотный цифровой фильтр Баттеруорта (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp10.zip.

Литература: [3], тема 8, 10.
1.8,
1.10.

Высокочастотный цифровой фильтр Баттеруорта (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp11.zip.

Литература: [3], тема 8, 10.
1.8,
1.10.

Полосовой цифровой фильтр Баттеруорта (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp12.zip.

Литература: [3], тема 8, 10.
2.2.

Оптимальные линейные цифровые фильтры (4 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/program/app/optimfiltr.zip.

Литература: [3], тема 12.
2.2.

Оптимальный фильтр обнаружения сигналов (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/program/app/findfiltr.zip.
Литература: [3], тема 12.
2.3.

Фильтры деконволюции (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp13.zip.

Литература: [3], тема 13.
2.2,
2.3.

Оптимальные фильтры деконволюции (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/dsp/practical/emp14.zip.

Литература: [3], тема 12, 13.
1.5,
2.8.

Оценка статистических параметров шумов в сигналах (4 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/program/app/statnoise.zip.

Литература: [3], тема 5, 19.
2.1.

Адаптивная очистка произвольных сигналов от шумов (2 часа).

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/program/app/denoise1.zip.

Литература: [3], тема 11.
1.1,
1.2,
1.5.

Расчетно-графическая работа № 1 (2 часа).

Корреляционное согласование массивов по аргументам при подготовке к обработке. Выполнить вычисление взаимной корреляции массивов по первичным данным и по энергетическим спектрам. Согласовать массивы друг относительно друга по максимальному коэффициенту взаимной корреляции.

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/program/app/setar.zip.

Литература: [3], тема 1, 2, 5.
1.9.

Расчетно-графическая работа № 2 (2 часа).


Рекурсивная режекция и селекция массивов цифровых данных. Вычисление спектров массивов, выбор частот режекции/селекции данных. Расчет коэффициентов фильтра с контролем передаточной функции. Проверка фильтра на модельном сигнале. Фильтрация данных.

Программа для выполнения работы: http://prodav.narod.ru/program/app/rfrs.zip

Литература: [3], тема 9.
2.5.

Расчетно-графическая работа № 3 (2 часа).

Медианная фильтрация сигналов от квазидетерминированных импульсных помех. Определение оптимального окна медианного фильтра и кратности фильтрации.


Базовая программа: http://prodav.narod.ru/program/app/median.zip.

Литература: [3], тема 16.
2.8,
2.9,
2.10.

Расчетно-графическая работа № 4 (2 часа).

Вейвлетная очистка сигналов от шумов. Последовательное выделение вейвлетных уровней разложения и вычисление гистограммы значений вейвлетных коэффициентов спектра уровня. Оптимизация пороговых уровней по типовым модельным сигналам.


Базовая программа: http://prodav.narod.ru/program/app/denoisew.zip.

Литература: [3], тема 19, 20, 21.
4.2. Курсовая работа.

Курсовые работы представляют собой задания по расчету систем (фильтров) обработки (преобразования) данных и проектированию прикладных программ в среде Mathcad для применения данных фильтров. Кроме типовых работ, по согласованию с кафедрой, студентам предоставляется возможность выполнения индивидуальных работ по исследованию новых методов обработки сигналов. Трудоемкость выполнения - 12 часов.
^ 5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.

5.1. Рекомендуемая литература.

5.1.1. Основная литература.

  1. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2003. – 608 с.

  2. Солонина А.И. и др. Основы цифровой обработки сигналов. Учебное пособие. – СПб.: БХВ Петербург, 2005. – 768 с.

  3. Давыдов А.В. Цифровая обработка сигналов. Тематические лекции: Учебное пособие в электронной форме. – Екатеринбург, УГГУ, ИГиГ, каф. ГИН. – http://www.prodav.narod.ru/dsp/index.html.

^ 5.1.2. Дополнительная литература.

  1. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. - М.: "Вильямс", 2004, 992 с.

5. Дьяконов В.П. Вейвлеты. От теории к практике. – М.: СОЛОН-Р, 2002. – 448 с.

 

5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.

Лекционный курс дисциплины: http://prodav.narod.ru/dsp/index.html.

Компьютерные программы и методические руководства к лабораторным работам:

- Инструкция по выполнению занятий - http://prodav.narod.ru/emp.htm.

- Программы лабораторных работ - http://prodav.narod.ru/dsp/practical/index.html.

- Прикладные программы обработки сигналов - http://prodav.narod.ru/program/index.html.

6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.

Класс персональных компьютеров.



Похожие:

Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconДавыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого минералогических наук рабочая программа дисциплины
Учебный план специальности подготовки дипломированных специалистов 230201 "Информационные системы в технике и технологиях" (гин)
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconДавыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины
Учебный план специальности подготовки дипломированных специалистов 230201 "Информационные системы в технике и технологиях" (гин)
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconДавыдов Анатолий Васильевич цифровая обработка сигналов тематические лекции

Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconВедомственные строительные нормы нормы проектирования контактной сети стн цэ 141-99
Ис (доктор техн наук В. П. Шурыгин, кандидаты техн наук А. П. Чучев, А. А. Орёл, Л. Ф. Белов, А. И. Шелест, В. А. Балаш, Ц. X. Надгериев),...
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconВедомственные строительные нормы нормы проектирования контактной сети стн цэ 141-99
Ис (доктор техн наук В. П. Шурыгин, кандидаты техн наук А. П. Чучев, А. А. Орёл, Л. Ф. Белов, А. И. Шелест, В. А. Балаш, Ц. X. Надгериев),...
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconПрограмма для 8 классов рассчитана на 102 часа из расчета 3 часа в неделю
Рабочая программа по физической культуре для 8 классов разработана на основе учебной комплексной программы по физической культуре,...
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconПрактикум по иностранному языку Рабочая программа учебной дисциплины
Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – фгос)...
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconРабочая программа по физической культуре 4 класс Составитель: Макаров Александр Викторович
Авторы: доктор педагогических В. И. Лях, кандидат педагогических наук А. А. Зданевич, М.: Просвещение, 2007 г. 4-е изд. Допущено...
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconРабочая программа по физической культуре 4 класс Составитель: Боровская Елена Алексеевна
Авторы: доктор педагогических В. И. Лях, кандидат педагогических наук А. А. Зданевич, М.: Просвещение, 2007 г. 4-е изд. Допущено...
Давыдов Анатолий Васильевич, проф., доктор геолого-минералогических наук рабочая программа дисциплины iconРабочая программа по офтальмологии, детской офтальмологии факультет педиатрический Специальность 060103 Педиатрия
Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом 2000г и с типовой Программой по офтальмологии для...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib.podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы