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DEPT. DE FÍSICA
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Análise e Processamento de BioSinais
EB 2012 . 2013 - 2º semestre
Especificação técnica - ficha curricular Elementos especificos
Objectivos formativos
Adquirir conhecimentos sobre técnicas de análise de sinais e processamento de sinais, em especial para a classe de sistemas de lineares e invariantes no tempo, com ênfase para as aplicações de análise de biosinais, em instrumentação biomédica. Programa genérico mínimo
1. Introdução à Análise de Sinais e Sistemas, 2. Representações no Domínio do Tempo para Sistemas Lineares e Invariantes no Tempo Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 3. Representações de Fourier para Sinais e Sistemas Lineares e Invariantes no Tempo Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 4. Representações de Fourier de Sinais Compostos Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 5.Representação de Sinais por Funções Contínuas no Tempo: Transformada de Laplace Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 6. Representação de Sinais por Funções Discretas no Tempo: Transformada de Z Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 7. Processamento de BioSinais Filtragem e Transformadas Discretas de Fouries (DFT) Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab. Programa detalhado 1 Introdução à Análise de Sinais e Sistemas 1.1 Introdução: O que é um sinal? O que é um sistema? 1.2 Panorâmica sobre Sistemas Específicos e Classes de Sinais 1.3 Classificação de Sinais e Operações Básicas sobre Sinais 1.4 Sinais e Sistemas Elementares e Operações de Interligação 1.5 Propriedades dos Sistemas 1.6 Ruído 1.7 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 2 Representações no Domínio do Tempo para Sistemas Lineares e Invariantes no Tempo 2.1 Introdução 2.2 A Operação de Convolução e a sua Computação 2.3 O Integral de Convolução e a sua Computação 2.4 Interligações de Sistemas Lineares Invariantes no Tempo 2.5 Propriedades de Sistemas Lineares Invariantes no Tempo e Resposta a Impulso 2.6 Resposta a Degrau 2.7 Equações Diferenciais e de Diferenças para Representação de Sistemas Lineares Invariantes no Tempo 2.8 Soluções para as Representações em Equações Diferenciais e de Diferenças 2.9 Características dos Sistemas Representados em Equações Diferenciais e de Diferenças 2.10 Representação por Diagramas de Blocos 2.11 Descrições de Sistemas Lineares e Invariantes no Tempo por Variáveis de Estado 2.12 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 3 Representações de Fourier para Sinais e Sistemas Lineares e Invariantes no Tempo 3.1 Introdução 3.2 Resposta em Frequência dos Sistemas Lineares Invariantes no Tempo 3.3 Sinais Discretos no Tempo e Periódicos: Séries de Fourier 3.4 Sinais Contínuos Não Periódico no Tempo: A Transformada Discreta de Fourier 3.5 Propriedades das Transformadas de Fourier 3.6 Transformadas de Fourier Inversa utilizando Expansões de Fracções Parciais 3.7 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 4 Representações de Fourier de Sinais Compostos 4.1 Introdução 4.2 Representação pela Transformada de Fourier de Sinais Periódicos 4.3 Convolução e Multiplicação por Composição de sinais Periódicos e Não- Periódicos 4.4 Representação pela Transformada de Fourier de Sinais Discretos no Tempo 4.5 Amostragem 4.6 Reconstrução de Sinais Contínuos no Tempo a partir de Amostras 4.7 Processamento Discreto no Tempo de Sinais Contínuos no Tempo 4.8 Séries de Fourier para Sinais Não- Periódicos de Duração-Finita 4.9 Aproximação à Transformada de Fourier por Séries de Fourier 4.10 Algoritmos para Cálculo de Séries de Fourier 4.11 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 5 Representação de Sinais por Funções Contínuas no Tempo: Transformada de Laplace 5.1 Introdução 5.2 Transformada de Laplace 5.3 Transformada de Laplace Unilateral e suas Propriedades 5.4 Solução de Equações Diferenciais com Condições Iniciais 5.5 Propriedades da Transformada Bilateral de Laplace 5.6 Propriedades da Região de Convergência 5.7 A Função de Transferência 5.8 Causalidade de Estabilidade 5.9 Resposta em Frequência 5.10 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 6 Representação de Sinais por Funções Discretas no Tempo: Transformada de Z 6.1 Introdução 6.2 A Transformada de Z 6.3 Propriedades da Região de Convergência 6.4 Propriedades da Transformada de Z 6.5 Função de Transferência 6.6 Causalidade e Estabilidade 6.7 Resposta em Frequência 6.8 Estruturas Computacionais para Realizar Sistemas Discretos no Tempo 6.9 Transformada de Z Unilateral 6.10 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab 7 Processamento de BioSinais Filtragem e Transformadas Discretas de Fouries (DFT) 7.1 Introdução 7.2 Filtros Passa-Baixo Ideais 7.3 Projecto de Filtros 7.4 Filtros Digitais (FIR, IIR) 7.8 Transformada discreta de Fourier (DFT) 7.9 Exemplos e Exercícios Laboratoriais com Matlab Pré-requisitos
- Álgebra Linear e Geometria Analítica - Análise Matemática - Computadores e Programação Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;. Competência para resolver problemas; . Competência em raciocínio crítico; . Competência em aprendizagem autónoma; . Competência em aplicar na prática os conhecimentos teóricos; . Conhecimentos de informática relativos ao âmbito do estudo; . Capacidade de decisão; . Competência em trabalho em grupo; (por ordem decrescente de importância) Horas lectivas semestrais
Método de avaliação
Bibliografia de referência
- Simon Haykin and Barry Van Veen, Signals and Systems, 2nd Edition, 2003 John Wiley & Sons. Inc, ISBN 0-471-16474-7 Leitura Complementar - John L. Semmlow, Biosignal and Biomedical Image Processing Matlab based Applications, Marcel Dekker Inc, 2004, ISBN 0-8247-4803-4 - Eugene N. Bruce, Biomedical Signal Processing and Signal Modeling, John Wiley & Sons, Inc., 2001, ISBN 0-471-34540-7 - Gail D. Baura, System Theory and Practical Applications of Biomedical Signals, IEEE Press, ISBN 0-471-23653-5 Método de ensino
O ensino é ministrado em sessões teórico-práticas e laboratoriais. Nas aulas de exposição são utilizados audiovisuais. As aulas teórico-práticas são de natureza expositiva acompanhado e são propostos exercícios que permitam aplicar os conhecimentos adquiridos, devendo o aluno participar na resolução dos mesmos. Nas práticas de laboratório realiza-se a análise de biosinais e pequenos projectos com ajuda software de analise e processamento de sinais- Matlab. As aulas práticas laboratoriais permitem a análise de sinais, no contexto de aplicações de análise de biosinais e instrumentação biomédica. As actividades laboratoriais são realizadas de forma a desenvolver a capacidade crítica e de síntese de pequenos projectos que envolvam trabalho em equipa. Este processo é complementado pelos períodos de atendimento aos alunos, durante os quais cada estudante pode esclarecer dúvidas e colocar questões sobre assuntos abordados nas aulas. Recursos específicos utilizados
Laboratório computacional dotada com software de analise e processamento de sinais- Matlab. |
