Disciplina Discipline MAC5920
Introdução ao Processamento de Sinais Digitais

Introduction to Digital Signal Processing

Área de Concentração: 45134

Concentration area: 45134

Criação: 27/05/2022

Creation: 27/05/2022

Ativação: 27/05/2022

Activation: 27/05/2022

Nr. de Créditos: 8

Credits: 8

Carga Horária:

Workload:

Teórica

(por semana)

Theory

(weekly)

Prática

(por semana)

Practice

(weekly)

Estudos

(por semana)

Study

(weekly)

Duração Duration Total Total
4 2 4 12 semanas 12 weeks 120 horas 120 hours

Docentes Responsáveis:

Professors:

Marcelo Gomes de Queiroz

Roberto Marcondes Cesar Junior

Roberto Hirata Junior

Objetivos:

Apresentar ao aluno os fundamentos teóricos e o ferramental computacional no processamento de sinais digitais (comuns às áreas de processamento de áudio, imagens, vídeo e sinais fisiológicos, entre outros), transformações tempo-frequência e espaço-frequência, e desenho e implementação de filtros digitais para problemas típicos em processamento de sinais digitais, tais como suavização, segmentação e compressão, entre outros.

Objectives:

Introduce the theoretical foundations and computational tools in digital signal processing (which are common to the fields of audio, image, video and phisiological signal processing), time-frequency and space-frequency transformations, and design and implementation of digital filters for typical problems in digital signal processing, such as smoothing, segmentation and compression, among others.

Justificativa:

As áreas de processamento de imagens, visão computacional, processamento de áudio e processamento de sinais fisiológicos, entre outras, dependem de um amplo leque de técnicas matemáticas fundamentais tais como a Transformada de Fourier Discreta e a Transformada z, ou de operações como janelamento e convolução de sinais e matrizes. Dada a sua especificidade, estes conceitos ocupam um espaço relativamente pequeno nas ementas de disciplinas introdutórias destas áreas, tais como MAC5768 (Visão e Processamento de Imagens - Parte I), MAC5918 (Processamento e Análise de Imagens Médicas) e MAC5900 (Computação Musical). Porém tanto a utilização prática quanto a implementação destas técnicas e operações de forma eficiente exigem do utilizador/implementador uma compreensão mais abrangente e detalhada das mesmas. Esta disciplina visa complementar a formação dos alunos interessados nestas áreas, oferecendo uma visão mais abstrata e aprofundada destes tópicos fundamentais, bem como evidenciar os pontos que estas áreas têm em comum.

Rationale:

The fields of image processing, computer vision, audio processing, and phisiological signal processing, among others, depend on a wide range of fundamental mathematical techniques such as the Discrete Fourier Transform and the Z Transform, or operations such as windowing and convolution of signals and matrices. Given their specificity, these concepts correspond to a small fraction of the syllabi of introductory courses in these fields, such as MAC5768 (Vision and Image Processing - Part I), MAC5918 (Processing and Analysis of Medical Images) e MAC5900 (Sound and Music Computing). However, both the practical use as well as the efficient implementation of these techniques and operations demand from the user/programmer a deeper and more detailed understanding of them. This course aims at complementing the background of students interested in these fields, offering a deeper and more abstract view of these fundamental topics, as well as evidencing the common points these fields share

Conteúdo:

1- Representação digital de sinais: amostragem, quantização e "aliasing". 2 - Transformada Discreta de Fourier e FFT (1D, 2D e 3D). 3 - Outras transformações: Transformada do Cosseno Discreta, Transformada z, Transformada de Walsh-Hadamard e Transformada de Haar. 4 - Convolução linear, circular e secionada. 5 - Filtros lineares (FIR) e Filtros recursivos (IIR). 6 - Aplicações de filtros: suavização, interpolação, realce, detecção de bordas e segmentação. 7 - Janelamento no tempo e no espaço, localização e efeitos no espectro. 8 - Bancos de filtros e técnicas de análise-ressíntese. 9 - Compressão: Predição Linear, compressão usando DCT, Compensação de Movimento.

Content:

1- Digital Signal Representation: sampling, quantization and aliasing. 2 - Discrete Fourier Transform and FFT (1D, 2D and 3D). 3 - Other transformations: Discrete Cosine Transform, z Transform, WalshHadamard Transform and Haar Transform. 4 - Linear, Circular and sectioned Convolutions. 5 - Linear and Recursive Filters (FIR and IIR). 6 - Filter Aplications: smoothing, interpolation, restoration, edge detection and segmentation. 7 - Time and Space Windowing, localization and spectral efects. 8 - Filter Banks and Analysis-Resynthesis Techniques. 9 - Compression: Linear Prediction, compression using DCT, Motion Compensation.

Forma de Avaliação:

Desempenho didático e científico nos seminários; Participação nas discussões; Desempenho nos trabalhos práticos (e.g., desenvolvimento de software e escrita de artigos); Listas de exercícios.

Bibliografia:

S. Allen Broughton and Kurt M. Bryan. Discrete Fourier Analysis and Wavelets: Applications to Signal and Image Processing. Wiley-Interscience, 2008. John W. Woods. Multidimensional Signal, Image and Video Processing and Coding. Academic Press, 2006. Rafael C. Gonzales and Richard E. Woods. Digital Image Processing, 3rd ed. Prentice Hall, 2007. Charles L. Byrne. Signal Processing: a Mathematical Approach. A. K. Peters Ltd., 2005. Ronald N. Bracewell. Fourier Analysis and Imaging. Springer, 2004. Richard W. Hamming. Digital Filters, 3rd ed. Dover Publications, 1997. Alan. V. Oppenheim and Ronald W. Schafer. Discrete-Time Signal Processing, 2nd ed. Prentice Hall, 1999.

Bibliography:

S. Allen Broughton and Kurt M. Bryan. Discrete Fourier Analysis and Wavelets: Applications to Signal and Image Processing. Wiley-Interscience, 2008. John W. Woods. Multidimensional Signal, Image and Video Processing and Coding. Academic Press, 2006. Rafael C. Gonzales and Richard E. Woods. Digital Image Processing, 3rd ed. Prentice Hall, 2007. Charles L. Byrne. Signal Processing: a Mathematical Approach. A. K. Peters Ltd., 2005. Ronald N. Bracewell. Fourier Analysis and Imaging. Springer, 2004. Richard W. Hamming. Digital Filters, 3rd ed. Dover Publications, 1997. Alan. V. Oppenheim and Ronald W. Schafer. Discrete-Time Signal Processing, 2nd ed. Prentice Hall, 1999.

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial