Göm meny

TSKS21 Signaler, information och bilder

Kursprogram våren 2017

Innehåll

       

Separata sidor

Allmänt         Allmänt
Omfattning         Omfattning
Lärare och övrig personal         Lärare och övrig personal
Kurslitteratur         Kurslitteratur
Examination         Examination
Föreläsningar         Föreläsningar
Lektioner         Lektioner

1. Allmänt

TSKS21 Signaler, information och bilder är en kurs vars kärna utgör en introduktion till signalbehandling och signalanalys. Kursen består av fyra delar: Elektriska kretsar, signalbehandling och signalanalys, informationsteori samt bildbehandling.

Om du läser en papperskopia av denna kursinformation:
Det finns mer information på kurswebbsidorna som du når från //www.commsys.isy.liu.se/TSKS21. Bland annat hittar du denna kursinformation där.

2. Omfattning

Föreläsningar: 16 × 2 h = 32 h
Lektioner: 11 × 2 h = 22 h
Laborations: 4 × 4 h = 16 h

3. Lärare och övrig personal

Under våren 2016 är det följande personer som är inblandade i denna kurs.

Undervisning i kursdelarna elektriska kretser, signaler och informationsteori samt examination: Mikael Olofsson
mikael.olofsson@liu.se
tel. 281343
Rum 3A:455
Föreläsningar i kursdelen bilder: Michael Felsberg
michael.felsberg@liu.se
tel. 282460
Rum 2A:454
Lektioner och laborationer i kursdelen bilder: Felix Järemo-Lawin
felix.jaremo-lawin@liu.se
Administratör Carina Lindström
carina.e.lindstrom@liu.se
tel. 284423
Rum 3A:436

Mikael finner du i Hus B mellan ingångarna 27-29, en trappa upp i korridor A. Michael och Felix finns på bottenvåningen i samma del av hus B. Carina har kontor på båda dessa ställen.

4. Kurslitteratur

Följande litteratur kommer att användas i denna kurs:

  • Mandal och Asif, Continuous and Discrete Time Signals and Systems, Cambridge University Press, 2007, ISBN 978-0-521-85455-9.
    Kommer att kunna köpas på Bokakademin.
    Täcker framför allt kursavsnittet signalbehandling och signalanalys.
  • Mikael Olofsson, Kompletteringsmaterial till TSKS21 Signaler, information och bilder.
    Distribueras vid första föreläsningen.
    Täcker framför allt kursavsnitten elektriska kretsar och informationsteori.
  • Maria Magnusson, Signal- och Bildbehandling, LiU, 2013.
    Laddas ner här: Kapitel 1-4, 5, 6, 7.
    Täcker framför allt kursavsnittet bildbehandling, men har också viss bäring på kursavsnittet signalbehandling och signalanalys.
  • Lab-PM för de fyra laborationerna kommer att kunna laddas ner här.

5. Examination

Examinationen består av två delar som rapporteras separat till LADOK:

  • TEN1 (6 hp), som är en traditionell skriftlig tenta. Den berör alla kursdelarna utom bildbehandling.
  • LAB1 (2 hp), som består av fyra laborationer. Den berör alla kursdelarna utom informationsteori.
5.1 Skriftlig tenta (TEN1)

Denna skriftliga tenta består av problem från de fyra kursdelarna. Den kan också innehålla frågor kring dessa kursdelar. Den examinerar följande kursmål.

  • analysera en given passiv elektrisk krets med avseende på likströms- och växelströmsegenskaper.
  • bestämma utsignalen från såväl tidskontinuerliga som tidsdiskreta stabila LTI-system givet beskrivning av insignal och system, i tidsdomänen, såväl som i frekvensdomänen.
  • förstå och tillämpa samplingsteoremet.
  • beskriva de fundamentala gränserna för kompression och överföring av signaler och information, genomföra enklare beräkningar som relaterar till dessa, samt förstå hur dessa kopplar till den fysikaliska verkligheten.
  • beskriva och uppvisa ingenjörsmässig förståelse för grundprinciperna för tekniker för informationslagring och överföring som används i praktiken.
  • beskriva 2D kontinuerliga och diskreta signaler i spatialdomänen, sampling, faltning och vanligaste kärnor.
  • tolka resultatet av en 2D fouriertransform av en bild, såsom att förstå vad en spatiell frekvens innebär / tolkning av vanligaste filter.
  • beskriva grundläggande geometriska bildtransformationer och färgmodeller.

Antalet uppgifter kan variera från tenta till tenta, och de olika uppgifterna kan ge olika många poäng. Totalt kan tentan ge 50 poäng. Betygsgränser:

  • Betyg 3: 22 poäng
  • Betyg 4: 30 poäng
  • Betyg 5: 38 poäng

Detta betyg blir också kursens slutbetyg då både tenta och laborationer är godkända.

5.2 Laborationer (LAB1)

Laborationerna baseras på lab-PM som kommer att göras tillgängliga via kurswebben inför varje laboration. Laborationerna examinerar specifikt följande kursmål:

  • med adekvat terminologi, väl strukturerat och logiskt sammanhängande, redogöra för sambanden mellan olika begrepp i kursen.

Vidare berör laborationerna även följande kursmål:

  • analysera en given passiv elektrisk krets med avseende på likströms- och växelströmsegenskaper.
  • bestämma utsignalen från såväl tidskontinuerliga som tidsdiskreta stabila LTI-system givet beskrivning av insignal och system, i tidsdomänen, såväl som i frekvensdomänen.
  • förstå och tillämpa samplingsteoremet.
  • beskriva 2D kontinuerliga och diskreta signaler i spatialdomänen, sampling, faltning och vanligaste kärnor.
  • tolka resultatet av en 2D fouriertransform av en bild, såsom att förstå vad en spatiell frekvens innebär / tolkning av vanligaste filter.
  • beskriva grundläggande geometriska bildtransformationer och färgmodeller.

De fyra laborationerna har följande rubriker:

  • Lab 1: Komponenter
  • Lab 2: Digitalisering
  • Lab 3: Färgbilder
  • Lab 4: Gråskalebilder

Laborationerna görs normalt i par på schemalagda labtillfällen. Labanmälan kommer att kunna göras via kurswebben. Godkännande sker i labsal av labassistent. När alla fyra laboratinerna är godkända, så rapporteras labmomentet in i Ladok.

För närmare instruktioner, se lab-PM. Lab-PM kommer att kunna hämtas via kurwebben. De ska normalt göras tillgängliga senast en vecka innan respektive laboration. Varje student ska ha med sig ett utskrivet exemplar av lab-PM till labsalen.

Notera att det finns förberedelseuppgifter till laborationerna. De ska göras innan respektive laboration. Sedan är det alltid en förberedelseuppgift att läsa igenom lab-PM, så att du vet vad som ska göras under laborationen.

6. Föreläsningar

Planeringen nedan bör ses som en indikation på ungefär när olika kursdelar kommer att behandlas.

Föreläsning Behandlar Referens
1 Introduktion: Formalia, översikt.
Elektriska kretsar: likströmsteori, definitioner, Ohms lag.
Olofsson, kapitel 1-2.
2 Elektriska kretsar: Likströmsteori, Kirchhoffs lagar, effektbegreppet. Växelströmsteori, j-omega-metoden. Olofsson, kapitel 2-3.
3 Elektriska kretsar: Växelströmsteori, j-omega-metoden. Olofsson, kapitel 3.
4 Signaler: Grundläggande definitioner, koppling till differentialekvationer och differensekvationer. Signal- och systemegenskaper. Enhetsimpulserna. Impulssvar och stegsvar. Mandal/Asif, kapitel 2-3.
Magnusson, avsnitt 1.1-1.5.
5 Signaler: Analys i tidsdomänen, faltning. Såväl kontinuerlig som diskret tid. Systemegenskaper ur impulssvar. Mandal/Asif, kapitel 3 och 10.
Magnusson, avsnitt 1.5 och 1.12.
6 Signaler: Analys i frekvensdomänen - kontinuerlig och diskret tid. Fourierserier och -transformer. Sinus-in-sinus-ut-principen och dess koppling till j-omega-metoden. Mandal/Asif, kapitel 4-5 och 11.
Magnusson, avsnitt 1.6 och 1.9.
7 Signaler: DFT och fönsterfunktioner Mandal/ASif, kapitel 12 och avsnitt 15.1.2.
Magnusson, avsnitt 1.8 och 1.10-1.11.
8 Sampling och rekonstruktion. Samplingsteoremet. Mandal/Asif, avsnitt 9.1-9.2.
Magnusson, avsnitt 1.7.
9 Signaler: Kvantisering och brus Mandal/Asif, avsnitt 9.3.
10 Information: Begreppet entropi. Datakompression, Huffmankoder. Olofsson, kapitel 4.
11 Information: Felrättning - Fundamentala gränser. Olofsson, kapitel 4.
12 Information: Felrättning - Explicita kodkonstruktioner, speciellt hammingkoder. Olofsson, kapitel 4.
13 Bilder: sampling och kvantisering, färgmodeller, histogramoperationer och tröskelsättning. Magnusson, kapitel 2-3 och 5.
14 Bilder: linjära operationer / faltning på digitala bilder: lågpass, högpass, deriverande. Magnusson, kapitel 3.
15 Bilder: 2D-geometri, translation, skalning, rotation, derivering. Färgtransformationer. Magnusson, kapitel 4.
16 Bilder: Fouriertransform, DFT, DCT, signaler och LSI operatorer i frekvensdomänen. Magnusson, kapitel 3.

Jag rekommenderar att du åtminstone översiktligt läser igenom refererat material innan respektive föreläsning.

7. Lektioner

Det som nämns nedan som utdelat material kommer inte att distribueras på annat sätt. Den saknar något av det utdelade uppmanas att kontakta kursansvarig  .

Lektion Ref förel. Avsnitt Uppgifter
1 1-2 Elektriska kretsar: Likström - Ohms lag, Kirchhoffs lagar. Uppgifter
1, 2, 4[a-c], 6, 7, 9
(3, 8, 5, 4[d])
Facit (korrigerat 2017-01-20)
Lösning uppgift 3
2 2-3 Elektriska kretsar: Växelström - j-omega-metoden. Uppgifter
10[a,c], 11, 12[b], 13, 14[a,d], 15
(10[b], 12[a], 14[bc])
Facit
3 4-5 Signaler: Analys i tidsdomänen i kontinuerlig tid. Uppgifter ur Mandal/Asif:
1.5[ii,iii], 1.18[i,iii], 1.21[i], 1.22[i-iii], 1.24, 2.9[i-iv], 2.11, 2.17, 3.4, 3.5
(1.5[vi,vii], 1.17, 1.21[iii], 2.9[v-viii], 2.16, 3.9)
Facit
4 4-5 Signaler: Analys i tidsdomänen i diskret tid. Uppgifter ur Mandal/Asif:
1.6[i,iv], 1.28[i-iii,v,vi,viii], 10.1, 10.5[a,b], 10.4, 10.13[a,b], 10.14[a,b], 10.19[a,b]
(1.6[vi], 1.15[i,ii,iv,v], 1.20, 10.5[c-e], 10.13[c,d], 10.17,10.18,10.19[c-e])
Facit
5 6 Signaler: Analys i frekvensdomänen i kontinuerlig tid. Uppgifter ur Mandal/Asif:
4.11[a,b], 5.1[c], 5.2[a,b], 5.4[a,b], 5.9[a,b], 5.20[a,b], 5.21[a]
(5.2[e], 5.4[d], 5.9[c], 5.10, 5.20[c,d], 5.21[b-d], 5.22)
Facit
6 6 Signaler: Analys i frekvensdomänen i diskret tid. Uppgifter ur Mandal/Asif:
11.1[i-iii], 11.2[i,ii], 11.5[i,ii], 11.6[i], 11.11[i,ii], 11.12[i,ii], 11.13[i,ii]
(11.1[vi,vii], 11.5[v], 11.19)
Facit
7 8 Signaler: Sampling och rekonstruktion. Utdelade uppgifter:
7-1, 7-2, 7-5, 7-8, 7-10
(7-7, 7-14, 7-21)
Facit
8 10 Information: Begreppet entropi. Datakompression - Huffmankoder. Utdelade uppgifter:
7.1, 7.2, 7.3, 7.6, 7.7, 7.8
(7.4, 7.5)
9 11-12 Information: Felrättning - Gränser och explicita kodkonstruktioner. Utdelade uppgifter:
1.1 - 1.7
10 13-14 Bilder: Filtrering och 2-D fouriertransform. Uppgifter - Uppdaterat 2017-02-21.
11 15-16 Bilder Uppgifter

 

Frågor om lösningar innan lektionerna är välkomna, och kan skickas till din lektionslärare (   ) via epost, senast dagen innan lektioner. På det viset kan du hjälpa din lärare att förberedqa lektionerna, och du kan ha ännu bättre nytta av lektionerna.


Sidansvarig: Mikael Olofsson
Senast uppdaterad: 2017 01 12   16:25