Procesamiento Digital de Imágenes Bomédicas

7/23/2019 Procesamiento Digital de Imgenes Bomdicas

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1- Presentacin - Introduccin

Jhon Edward Vargas

[email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


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2Jhon Edward Vargas

Sobre mi:

Jhon Edward Vargas

Ingeniero Biomdico 2009Universidad Autnoma de Occidente

Maestra en IngenieraUniversidad Autnoma de Occidente

Investigador grupo IMAMNT 2010-Actual


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3Jhon Edward Vargas

Sobre Ustedes:


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4Jhon Edward Vargas


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Objetivos del Curso.

Despus del desarrollo curricular de esta asignatura, cada estudiante que apruebe el

curso habr logrado un nivel suficiente de aprendizaje para:

1. Identificar sistemas LTI discretos, y utilizar las herramientas matemticas

bsicas para el anlisis, diseo y solucin en ellos.

2. Definir las principales caractersticas de los sistemas FIR e IIR y sus principalesaplicaciones en sistemas de procesamiento digital de seales.

3. Analizar los principales mtodos de diseo y estructuras de implementacin de

sistemas FIR e IIR.

4. Utilizar las principales metodologas para el diseo e implementacin deaplicaciones de procesamiento digital de seales en sistemas digitales.

5Jhon Edward Vargas


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Programacin del curso Semana 1: Introduccin al Procesamiento Digital de Seales. Semana 2: Elementos bsicos de un sistema de procesamiento de seales Semana 3: Sistemas lineales. Principio de superposicin. Semana 4: Anlisis de sistemas discretos lineales invariantes va transformada Z.

Semana 5: Correlacin. Semana 6, 7, 8: Anlisis de Fourier. Caso continuo y discreto. Semana 9: Filtros. Parmetros de filtros en tiempo y frecuencia Semana 10: Diseo de Filtros de Respuesta al Impulso Finita (FIR) Semana 11: Diseo de filtros IIR a partir de filtros anlogos. Semana 12: Realizaciones prcticas de filtros Digitales. IIR. FIR. Semana 13: Comparacin de filtros e Impemetancin. Semana 14, 15:Anlisis tiempo-frecuencia. STFT. Espectrogramas. Wavelet Semana 16: Estudio de casos Semana 17:Examen Final

6Jhon Edward Vargas


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EvaluacinPrimer Parcial 15%Segundo Parcial 20%Examen Final 25 %Proyecto Final 15%Quices, talleres, laboratorios 25%

Porcentajes de Calificacin de LaboratoriosInforme-Diseo 35%Funcionamiento 30%Sustentacin 35%

Porcentajes Proyecto FinalIdentificacin y anlisis del problema 20%Diseo de la solucin 25%Implementacin y sustentacin 30%Artculo con Normas IEEE 25%

7Jhon Edward Vargas

Trabajos en parejas


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Bibliografa Recomendada

[1] J.Proakis, D.Manolakis, Digital Signal Processing, 3ra edicin. Prentice Hall 1996.

[2] S. Smith, The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. SecondEdition, Disponible en www.dspguide.com[3] S. K. Mitra, Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, 2da edicin.

McGraw-Hill.[4] B. A. Shenoi, Introduction to Digital Signal Processing and Filter Design, JhonWiley & Sons, 2006.

PGINAS WEB

DSP books and DSP Internet resources. http://www.dsprelated.com/

File Exchange - MATLAB CentralMathWorks.

www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/

8Jhon Edward Vargas
http://www.dspguide.com/http://www.dsprelated.com/http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/http://www.dsprelated.com/http://www.dspguide.com/


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Qu es una seal?

Una seal se define como una cantidad fsica que vara con el tiempo, el

espacio, o cualquier otro conjunto de variables independientes. Los

valores de la cantidad fsica (variable dependiente) pueden ser reales,

complejos o vectores. J.Proakis, D.Manolakis, Digital Signal Processing

Seal anloga?

Seal digital?

9Jhon Edward Vargas


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Qu es el Procesamiento Digital de Seales ?

La aplicacin de algoritmos de operaciones matemticas a seales

digitales, mediante hardware o software , para el tratamiento y uso de

la informacin que esta contiene.

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Sistema tpico de procesamiento digital de Seales

Sophocles J. Orfanidis Introduction to signal processing

11Jhon Edward Vargas [email protected]


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Plataformas para procesamiento digital de seales

Microcontrolador:



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Plataformas para procesamiento digital de seales

DSP Digital Signal Processor:Microprocesadores especficamente diseados para realizar procesado digital de seal

Utilizan arquitecturas especiales para acelerar los clculos matemticos intensos

implicados en la mayora de sistemas de procesado de seal en tiempo real.


La diferencia esencial entre un DSP y un microprocesador

es que el DSP tiene caractersticas diseadas para soportar

tareas de altas prestaciones, repetitivas y numricamente

intensas.


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Plataformas hardware para procesamiento digital de seales

FPGA (Field Programmable Gate Array)Los arreglos de compuertas programables en campo (FPGAs) son chips de silicio

reprogramables. Tienen la misma flexibilidad que un software que se ejecuta en un

sistema basado en procesador, pero no est limitado por el nmero de ncleos de

procesamiento disponibles. son verdaderamente paralelos por naturaleza, as lasdiferentes operaciones de procesamiento no tienen que competir por los mismos

recursos



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Plataformas hardware para procesamiento digital de seales

FPGA (Field Programmable Gate Array)Cada chip de FPGA est hecho de un nmero limitado de recursos predefinidos con

interconexiones programables para implementar un circuito digital reconfigurable y

bloques de E/S para permitir que los circuitos tengan acceso al mundo exterior.



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Sistema bsico de un sistema de procesamiento de seal

Procesamiento analgico:

Procesamiento digital:



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PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEALES

VENTAJAS DESVENTAJAS

Mejor control sobre requerimientos

de precisin

Reproducibilidad

Permite el anlisis con algoritmos

complejos

Econmico de implementar en

comparacin con el analgico

Mayor flexibilidad en la

reconfiguracin

facilita el almacenamiento y

transmisin

de informacinPermite el fcil procesamiento en

tiempo real como no real

Configuracin en cascada sin

problemas de carga

Perdida inherente de informacin al

convertir la informacin continua en

discreta

Limitaciones en velocidad de

operacin de conversores para seales

con amplio ancho de banda

Consumo de potencia elctrica por el

uso de dispositivos activos


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Seales:Una Seal es una funcin de una o mas variables independientes que contienen

informacin del comportamiento o naturaleza de algn fenmeno (A.Oppenheim,A.Willsky. Seales y Sistemas.)

Una seal es la variacin de cierta cantidad fsica como funcin de una

o ms variables independientes, y esta variacin contiene informacin que es de

inters para nosotros. ( Sophocles J. Orfanidis Introduction to signal processing)

Generalmente se representan mediante funciones matemticas, conjunto de datos,

reglas, o grficas.



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Seales unidimensionales y multidimensionales

Seal Unidimensional:Cuando una seal es funcin de una sola variableindependiente.

Seal Multidimensional: Cuando una seal es funcin de M variables independientes.(imagen I(x,y) )



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Seales aleatorias :Seal que no puede describirse con un grado de precisin razonable mediante

frmulas matemticas explcitas o cuya descripcin es demasiado complicada para ser

de utilidad prctica.

Seales Deterministas:Seal que puede ser definida por una forma matemtica explcita, un conjunto de

datos, o una regla bien definida.



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Seal Multicanal:Seal generada por mltiples fuentes o sensores.



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Seales en tiempo continuo (analgicas):

Estn definidas para todos los valores del tiempo y pueden tomar cualquier valor en elintervalo continuo (a,b), donde apuede ser - y b puede ser .

Seales en tiempo discreto:Estn definidas slo para ciertos valores del tiempo. Estos instantes pueden o no ser

equidistantes.



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Seales de valor continuo:

Seal que toma todos los valoresposibles en un intervalo tanto finito

como infinito

Seales de valor discreto:

Seal que toma valores de unconjunto finito de valores

Seal Digital :

Seal en tiempo discreto quetoma valores de un conjunto discreto.


Para DSP se necesita una seal digital que se

obtiene muestreando y cuantificado


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Representacin de Seales en tiempo discreto:

Grafica :

Funcional:

Tabular:

Secuencial:



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Seales elementales en tiempo discreto:

Seal impulso unidad Seal escaln Unidad Seal Rampa unidad

Seal Senoidal



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Seal exponencial a real



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Seal exponencial a complejo



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Caractersticas de las seales en tiempo discreto

Seales Simtricas (Pares) y seales anti simtricas (Impares)

Una seal X(n) es simtrica o par si cumple con

X(n)=X(-n) para todo n

Una seal X(n) es antisimtrica o impar si:

X(-n)=-X(n); para todo n. se cumple X(0)=0.

Una seal arbitraria puede expresarse como la

suma de dos componentes, una par y la otra impar:



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Manipulaciones simples de las seales en tiempo discreto

Modificaciones en tiempoDesplazamiento temporal

Reflexin temporal

Escalamiento temporal

Su muestreoSobre muestreo



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Prxima ClaseEl concepto de frecuencia en seales en tiempo continuo y en tiempodiscreto.

Revisar:

Capitulo 1J.Proakis, D.Manolakis, Digital Signal Processing, 3ra edicin.Prentice Hall 1996


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