Signali

Opis predmeta

Uvod: definicija pojma signal, kratek zgodovinski oris razvoja teorije signalov, mesto teorije in obdelave signalov v elektrotehniki in splošno v znanosti.

Vrste signalov: energijski, močnostni signali; periodični, neperiodični signali; deterministični, naključni signali.

Ponazarjanje signalov: uporabnost ponazarjanja signalov z drugimi signali, načini ponazoritve in kriterij kakovosti ponazoritve, primeri temeljnih funkcij, ki jih uporabljamo za ponazarjanje.

Frekvenčna analiza determinističnih signalov: Fourierova vrsta in  Fourierov integral.

Naključni signali: predstavitev osnovnih principov pri obdelavi naključnih signalov, korelacijska in kovariančna funkcija naključnih signalov, stacionarnost naključnih procesov in njihove deterministične karakteristike, vzorčno in časovno povprečje, ergodičnost.

Korelacija in konvolucija signalov: definicija korelacije in konvolucije na različnih tipih signalov in njihove lastnosti.

Uporaba korelacije in konvolucije: ocena podobnosti signalov, ocena spektra stacionarnih naključnih signalov, konvolucija in linearni stacionarni sistemi, določanje prenosne funkcije, detekcija periodične komponente.

Vzorčenje in kvantizacija signalov: namen vzorčenja in kvantizacije signalov, Shannon-ov stavek o vzorčenju, predstavitev vzorčenja in rekonstrukcije, vrste kvantizacije, signal kvantizacijske napake in njegove lastnosti, primeri kvantizacije.

Obdelava digitalnih signalov: diskretna Fourierjeva transformacija (DFT).

Cilji in kompetence

Cilj predmeta Signali je študentu podati znanje o vrstah signalov in metod za njihov opis in  obdelavo. Študent spozna osnovne koncepte za opis različnih vrst signalov z izražanjem po temeljnih funkcijah in postopke za analizo signalov s korelacijo in konvolucijo. Predmet daje teoretične osnove za praktično delo na različnih problemih s področja slikovnih tehnologij, govornih tehnologij, razpoznavanja vzorcev, umetne inteligence in strojnega učenja.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja

Sodelovalno učenje

Laboratorijske vaje

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem predmetu naj bi bili študenti zmožni:

• opredeliti osnovne vrste signalov in postopke za njihov opis, predstavitev, obdelavo ter analizo,
• prepoznati lastnosti različnih signalov in njihovih transformacij,
• razviti postopke za analizo osnovnih tipov signalov kot so govor in slike ,
• analizirati preproste probleme, ki jih lahko predstavimo kot linearne stacionarne sisteme,
• predlagati najprimernejše metode za opis in obdelavo signalov glede na potrebe in zahteve izbranih primerov uporabe,
• razložiti razlike med diskretnimi in zveznimi signali in metodami za njihovo obdelavo ter pomen diskretnih in zveznih signalov za različne aplikacije.

Reference nosilca

1. GRM, Klemen, SCHEIRER, Walter J., ŠTRUC, Vitomir. Face hallucination using cascaded super-resolution and identity priors. IEEE transactions on image processing, ISSN 1057-7149, 2020, vol. 29, no. 1, str. 2150-2165.

2. KOVAČ, Jure, ŠTRUC, Vitomir, PEER, Peter. Frame-based classification for cross-speed gait recognition. Multimedia tools and applications, ISSN 1380-7501, Mar. 2019, vol. 78, no. 5, str. 5621-5643.

3. KRIŽAJ, Janez, PEER, Peter, ŠTRUC, Vitomir, DOBRIŠEK, Simon. Simultaneous multi-descent regression and feature learning for facial landmarking in depth images. Neural computing & applications, ISSN 0941-0643, 2019, str. 1-18.

4. KRAVANJA, Jaka, ŽGANEC, Mario, ŽGANEC GROS, Jerneja, DOBRIŠEK, Simon, ŠTRUC, Vitomir. Exploiting spatio-temporal information for light-plane labeling in depth-image sensors using probabilistic graphical models. Informatica, ISSN 0868-4952, 2016, vol. 27, no. 1, str. 67-84.

5. KATRAŠNIK, Marko, LUKAN, Junoš, LUŠTREK, Mitja, ŠTRUC, Vitomir. Razvoj postopka diarizacije govorcev z algoritmi strojnega učenja. V: LUŠTREK, Mitja (ur.), GAMS, Matjaž (ur.), PILTAVER, Rok (ur.). Slovenska konferenca o umetni inteligenci, Ljubljana, Slovenia, Institut "Jožef Stefan". 2019, str. 57-60

Temeljni viri in literatura

1. MIHELIČ, France, GYERGYÉK, Ludvik, EBENŠPANGER, Tomaž. Signali : priročnik z zbirko rešenih nalog. 4. popravljena in dopolnjena izd. Ljubljana: Založba FE in FRI, 2009. 132 str., ilustr. ISBN 978-961-243-116-7.

2. MIHELIČ, France. Signali. 1. izd. Ljubljana: Založba FE, 2014. ISBN 978-961-243-270-6. http://luks.fe.uni-lj.si/nluks/wp-content/uploads/2014/11/Signali.pdf