Časově frekvenční analýza biomedicínských signálů

Abstract

Tato diplomová práce je zaměřena na vytvoření výukového modulu pro zkoumání metod časově-frekvenční analýzy biomedicínských signálů. V rámci práce jsou představeny základní metody analýzy biomedicínských signálů v časově-frekvenční oblasti s cílem analýzy biomedicínských signálů vykazujících frekvenční nestacionaritu. V teoretické části jsou představeny metody spektrální analýzy a vyplývající metody analýzy v časově-frekvenční oblasti. V praktické části jsou popsány demonstrační algoritmy pro výpočty frekvenčních spekter pomocí Rychlé Fourierovy transformace a je provedena analýza jejich časové výpočetní náročnosti. Pro výpočet časově-frekvenčních spekter jsou vybrány metody Krátkodobé Fourierovy transformace, Vlnkové transformace a Winger-Ville rozdělení. Jsou představeny algoritmy výpočtu těchto metod a je provedena kvantitativní analýza dynamické intenzity šumu v kontextu časově-frekvenční analýzy. V rámci práce bylo vytvořeno graficko-uživatelské prostředí pro výuku problematiky časově-frekvenční analýzy bio signálů a byla vytvořena databáze testovacích biomedicínských signálů.

This diploma thesis is focused on the creation of a learning module for the investigation of time-frequency analysis methods. Basic methods of analysis of biomedical signals in time-frequency domain with are presented. In the theoretical part are introduced spectral analysis methods and time-frequency analysis methods. In the practical part are described demonstration algorithms for calculation of frequency spectra by Fast Fourier transform. An analysis of their computational complexity is performed. For calculation of time-frequency spectra, the methods of Short-time Fourier transform, Wavelet transform and Winger-Ville distribution are selected. Algorithms of calculation of these methods are presented and quantitative analysis of dynamic noise intensity in context of time-frequency analysis is performed. In this thesis a graphical-user interface for teaching time-frequency analysis of bio signals was created and a test database of biomedical signals was created.