Учреждение образования
«Высший государственный колледж связи»
УТВЕРЖДАЮ
Ректор
УО ВГКС
________
М.А. Баркун
___ _______200 _г.
Регистрационный
№ УД-_________/р.
Цифровая обработка речи и
изображения
Учебная программа
(рабочий вариант)
для
специальности:
1-45 01 03 Сети телекоммуникаций
(код
специальности) (наименование специальности)
Факультет
электросвязи
Кафедра Программное обеспечение сетей телекоммуникаций
(полное название кафедры)
Лекции 34 Экзамен
- 8
(количество
часов) (семестр)
Практические (семинарские)
занятия
8 Зачет нет
(количество часов) (семестр)
занятия
9 Курсовой проект (работа) - нет
(количество
часов) (семестр)
Всего аудиторных
часов
по дисциплине 51
(количество
часов)
Всего часов Форма
получения
по
дисциплине 51 высшего образования очная
(количество часов)
Учебная программа составлена на основе ____________________________
(название типовой учебной
_________________________________________________________________
программы (учебной программы),
дата утверждения, регистрационный номер)
Рассмотрена
и рекомендована к утверждению на заседании кафедры ____________
(название кафедры)
____________________
(дата,
номер протокола)
________________ _____________
(подпись) (И.О.Фамилия)
Одобрена
и рекомендована к утверждению Методическим советом ВГКС
____________________
(дата, номер
протокола)
________________ _____________
(подпись) (И.О.Фамилия)
1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1.1 Цель преподавания дисциплины:
Предметом изучения дисциплины "Цифровая обработка речи и изображений" является ознакомление студентов с современными методами и алгоритмами цифровой обработки речевых, аудиосигналов и сигналов изображения для повышения качественных показателей современных систем связи.
В соответствии с основными требованиями квалификационной характеристики инженеров электросвязи специализации "Сети и устройства телекоммуникаций" инженер должен уметь разрабатывать и эксплуатировать современные средства цифровой обработки аудио- и видеосигналов в телекоммуникационных системах.
1.2 Задачи изучения дисциплины:
Важнейшим видом услуг систем телекоммуникаций является обеспечение эффективной передачи аудио- и видеосигналов. В связи с этим повышенные требования предъявляются к быстродействию и качеству обработки речевых сигналов и изображений с целью улучшения характеристик современных систем связи.
Программой дисциплины предусматривается изучение как теоретических, так и практических вопросов разработки, эксплуатации и обслуживания средств обработки речевых, аудиосигналов и сигналов изображения.
Теоретические занятия ведутся путем рассмотрения вопросов от общего к частному. Теоретические занятия углубляются и закрепляются на лабораторно-практических занятиях по курсу, а также во время прохождения специальной эксплуатационной практики. После изучения дисциплины студент должен знать принципы разработки, эксплуатации и обслуживания средств обработки аудио- и видеосигналов.
.
1.3 Перечень дисциплин с указанием
разделов, усвоение которых студентами необходимо для изучения данной
дисциплины:
Дисциплина "Цифровая обработка речи и изображений" базируется на знании студентами разделов обязательных курсов: ”Теория электрической связи”, ”Цифровая обработка сигналов”, ”Теория электрической связи”.
2 Содержание учебного материала
2.1 Название тем, их содержание, объем в часах лекционных
занятий
|
№ п/п |
Название тем |
Содержание |
Объем в часах |
|
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Восьмой семестр |
|
||
|
1 |
Предмет
и задачи курса, его взаимосвязь с другими курсами специальности. |
Основные достоинства современных систем цифровой обработки речевых-, аудиосигналов и сигналов изображения |
2 |
|
2 |
Дискретизация речевых сигналов. Эффект наложения спектров
и его предупреждение. Квантование мгновенных значений. Адаптивное
квантование. Векторное квантование. Разностное квантование. Динамический
диапазон и уровни сигнала. |
2 |
|
|
3 |
Временные характеристики
речевых сигналов. Энергия. Среднее число переходов речевого сигнала через
ноль. Период основного тона. Клиппирование сигнала. Спектральный анализ.
Кратковременные спектры Фурье. Вокализованный и фрикативный речевые
сигналы и их спектры.
Частотно-временные описания аудиосигналов и речи. |
4 |
|
|
4 |
Структурные схемы гомоморфной обработки и анализа речевых
сигналов. Кепстр речевого сигнала. Оценивание основного тона и формант.
Гомоморфный вокодер |
2 |
|
|
5 |
Сжатие
речевых и аудиосигналов на основе модели речеобразования |
Обобщенная модель речеобразования. Модели голосовой щели,
голосового тракта и излучения. Метод линейного предсказания. Ошибка предсказания.
Формирование сигнала возбуждения. Вокодерные схемы анализа-синтеза речи |
4 |
|
6 |
Сжатие речевых сигналов на основе психоакустической модели слухового анализатора человека |
Сравнительный анализ современных методов сжатия. Психоакустическая модель восприятия звука. Понятия барк-шкалы и мел-шкалы. Абсолютный порог слышимости и порог маскирования. Временное и частотное маскирование. Стандарт MP3 и его базовые понятия |
2 |
|
7 |
Методы и средства восстановления разборчивости зашумленной речи |
Причины зашумленности речевых сигналов. Простые методы шумоочистки. Методы, основанные на вычитании спектров. Метод адаптивного подавления помех |
2 |
|
8 |
Классификация критериев разборчивости и качества звучания речи. Аналитическое определение разборчивости. Метод для разборчивости речи DRT. Метод для оценки качества речи DAM. Средняя оценка мнений MOS |
2 |
|
|
9 |
Дискретизация и квантование изображений. Цветные, полутоновые, бинарные (черно-белые) изображения. Алгоритмы бинаризации. Растровые и векторные изображения |
2 |
|
|
10 |
Линейная фильтрация изображений. Контрастность изображения. Сглаживание изображений. Характеристики преобразования. Двумерная фильтрация. Подавление шумов и сглаживание. Нелинейная фильтрация. Подчеркивание перепадов яркости и границ. Обработка изображений в псевдоцветах. Сегментация изображений |
2 |
|
|
11 |
Сжатие изображений на основе психовизуальной модели зрительного анализатора |
Кодирование изображений с частичной потерей информации. Психофизические свойства зрения. Сжатие неподвижного изображения в формате JPEG. Сжатие движущего изображения в формате MPEG. |
4 |
|
12 |
Непрерывное и дискретное вейвлет-преобразования. Пирамидальное представление. Вейвлет-пакеты. Расчет вейвлет-фильтров Добеши. Лифтинг. Сжатие и фильтрация изображений |
4 |
|
|
13 |
Методы и средства компьютерной обработки звуков и изображений. Использование алгоритмических языков программирования высокого уровня. Пакет прикладных программ MATLAB для обработки изображений |
2 |
|
|
14 |
Субъективная и объективная оценка. Оценка заметности артефактов при сжатии изображений. Методы уменьшения зашумленности изображений |
2 |
|
|
|
|
Итого 8 семестр: |
34 |
|
|
|
Всего за учебный год: |
34 |
2.2 Лабораторные занятия, их наименование и объем в
часах
|
№ п/п |
Наименование |
Объем в часах |
|
|
Восьмой семестр |
|
|
|
|
1 |
Анализ речевых сигналов во временной и
частотной областях |
3 |
|
|
2 |
Анализ сигналов изображений во временной и частотной областях. |
3 |
|
|
3 |
Критерии оценивания качества воспроизведения речи и изображений |
3 |
|
|
|
Итого 8 семестр: |
9 |
|
|
|
Всего за учебный год: |
9 |
|
2.3 Практические занятия, их наименование и объем в часах
|
№ п/п |
Наименование |
Объем в часах |
|
|
Восьмой семестр |
|
|
|
|
1 |
Фильтрация и сжатие речевых и аудиосигналов
с частичной потерей информации. |
4 |
|
|
2 |
Фильтрация и сжатие полутоновых черно-белых и цветных изображений. |
4 |
|
|
|
Итого 7 семестр: |
8 |
|
|
|
Всего за учебный год: |
8 |
|
2.4 Семинарские
занятия не предусмотрены учебным
планом.
2.5 Курсовой проект (работа),
её характеристика /общие требования/
Курсовая
работа не предусмотрена учебным планом.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ
КАРТА
|
Номер раздела, темы, занятия |
Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов |
Количество аудиторных часов |
Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.) |
Литература |
Форма контроля знаний |
|||
|
лекции |
практические (семинарские) занятия |
лабораторные занятия |
контролируемая/ управляемая самостоятельная работа студента |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1. |
Цифровая
обработка речи и изображений (51 ч.) |
34 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
1.1. |
Теоретические основы ЦОРИ. (34 ч.) |
34 |
|
|
|
|
|
|
|
1.1.1. |
Предмет и задачи курса, его взаимосвязь с другими курсами специальности. |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.2 |
Цифровое представление речевого сигнала и его параметры |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.3 |
Анализ речевых сигналов во временной и частотной областях |
4 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.4 |
Гомоморфная обработка речи |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.5 |
Сжатие речевых и аудиосигналов на основе модели
речеобразования |
4 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.6 |
Сжатие речевых сигналов на основе психоакустической модели
слухового анализатора человека |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.7 |
Методы и средства восстановления разборчивости зашумленной
речи |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.8 |
Критерии оценивания качества воспроизведения речи |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.9 |
Цифровое преставление изображений |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.10 |
Предварительная обработка изображений |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.11 |
Сжатие изображений на основе психовизуальной модели
зрительного анализатора |
4 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.12 |
Вейвлет – преобразования речи и изображений |
4 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.13 |
Компьютерная обработка звуков и изображений |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.1.14 |
Критерии оценивания качества воспроизведения изображений |
2 |
|
|
|
Конспект лекций |
|
опрос |
|
1.2 |
Практические
навыки ЦОРИ. (17 ч.) |
|
8 |
9 |
|
|
|
|
|
1.2.1 |
Анализ речевых сигналов во временной и частотной областях |
|
|
3 |
|
Метод. рук. |
] |
Защита отчета по лаб. работе |
|
1.2.2 |
Анализ сигналов изображений во временной и частотной областях. |
|
|
3 |
|
Метод. рук. |
|
Защита отчета по лаб. работе |
|
1.2.3 |
Критерии оценивания качества воспроизведения речи и
изображений |
|
|
3 |
|
Метод. рук. |
|
Защита отчета по лаб. работе |
|
1.2.4 |
Фильтрация и сжатие речевых и аудиосигналов с частичной потерей информации. |
|
4 |
|
|
Метод. рук. |
|
Опрос, защита рефератов |
|
1.2.5. |
Фильтрация и сжатие полутоновых черно-белых и цветных изображений. |
|
4 |
|
|
Метод. рук. |
|
Опрос, защита рефератов |
4 информационно-методическая часть
Основная и дополнительная литература:
|
1. |
Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи.- М.: Радио и связь, 2000. |
|
2. |
Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов.-М.: Радио и связь, 1981. |
|
3. |
Секунов Н.Ю. Обработка звука на PC.- СПб.: БХВ-Петербург, 2001. |
|
4. |
Дж.Миано «Форматы и алгоритмы сжатия изображений в
действии».- М.: 2003. |
|
5. |
Нейрокомпьютеры в системах обработки изображений. – М.: Радиотехника, 2003. |
|
6. |
Прэтт У. Цифровая обработка изображений .- М.: Мир, 1982,
- Кн. 1и2. |
|
7. |
Яншин В.В. Анализ и обработка изображений : Принципы и алгоритмы. – М.: Машиностроение, 1994. |
|
8. |
Петелин Р.Ю. «Cool Edit Pro 2. Секреты мастерства». – СПб.: BHV – C, Петербург, 2002. |
|
9. |
Назаров М.В., Прохоров Ю.Н. Методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов.- М.: Радио и связь, 1985. |
|
10. |
Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. М.: ВУС, 1999. |
|
11. |
Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. |
|
12. |
Линдли К. Практическая обработка изображений на СИ. – М.: Мир, 1997. |
|
13. |
Яншин В.В. Анализ и обработка изображений: принципы и алгоритмы. – М.: 1995. |
|
14. |
Абламейко С.В. Обработка изображений: технологии, методы,
применение.- Мн.: 2000. |
|
15. |
Луцкий С. и др. Работа в Photoshop на примерах. – М.: Бином, 1996. |
|
16. |
Лосев В.В.
Микропроцессорные устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой
обработки: Учебное пособие для вузов.- Мн.: Высш.школа,1990.-132с. |
|
17. |
Кухарев Г.А. Биометрические системы. Методы и средства идентификации личности человека.- СПб.: Политехника, 2001 |
|
18 |
Блейхут Р. Быстрые
алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989. |
|
19 |
Гольденберг Л.М. и
др. Цифровая обработка сигналов: Справочник.- М.: Радио и связь, 1985. |
|
20 |
Рабинер Д., Гоулд
Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов.-М.: Мир, 1978. |
|
21 |
Ахмед Н., Рао К.Р.
Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов.-М.: Связь,
1980. |
Тематика реферативных работ
1. …
2. …
3. …
Тестовые задания
|
№ п/п |
Название раздела, темы |
Название теста |
Форма проведения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Список компьютерных программ
1. …Microsoft .NET
2. …GNAT GPL 2009
3. MatLab 2006
Перечень наглядных и других пособий, методических
указаний и методических материалов к техническим средствам обучения
3.2.1…
3.2.2…
3.2.3…
ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
|
Название дисциплины, с которой требуется согласование |
Название кафедры |
Предложения об изменениях в содержании
учебной программы по изучаемой учебной дисциплине |
Решение, принятое
кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола) |
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
ДОПОЛНЕНИЯ И
ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
на _____/_____ учебный год
|
№№ пп |
Дополнения и изменения |
Основание |
|
|
|
|
Учебная программа пересмотрена и одобрена на
заседании кафедры
(протокол № ____ от ________ 200_ г.)
Заведующий
кафедрой
_____________________ _______________ __________________
(степень,
звание) (подпись)
(И.О.Фамилия)
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
_____________________ _______________ __________________
(степень,
звание) (подпись) (И.О.Фамилия)
Приложение 1
Специальность 2-45 01 02 Системы радиосвязи, радиовещаняия и телевидения
Специализации
2-45 01 02 31 Техническая эксплуатация систем радиосвязи, радиовещания и
телевидения
2-45 01 02 32 Системы радиосвязи
2-45 01 02 35 Терминальные устройства телекоммуникационных систем
Специальность 2-45 01 03 Сети телекоммуникаций
Специализации
2-45 01 03 01 Техническая эксплуатация сетей телекоммуникаций
2-45 01 03 31 Линейно-кабельные сооружения связи
2-45 01 03 04 Программное обеспечение сетей телекоммуникаций
Специальность 2-45 02 01 Почтовая связь
2-45 02 01 31 Организация торговли и услуг на предприятии почтовой связи
2-45 02 01 32 Эксплуатация
информационно-технологических сетей
Специальность 1-45 01 03 Сети телекоммуникаций
Специализации
1-45 01 03 01 Техническая эксплуатация сетей телекоммуникаций
1-45 01 03 04 Программное обеспечение сетей телекоммуникаций
Специальность 1-45 02 01 Почтовая связь
Специальность 1-25 01 07 Экономика и управление на предприятии
Специализация
1-25 01 07 29 Экономика и управление на предприятии связи
Специальность 1-26 02 03 Маркетинг
Специализация
1-26 02 03 21 Маркетинг на предприятиях связи