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)

Курс (курсы)                4

Семестр (семестры)     8

Лекции                          34                                  Экзамен - 8

                                (количество часов)                                                                              (семестр)

Практические (семинарские)

занятия                         8                                    Зачет          нет

                  (количество часов)                                                                              (семестр)

Лабораторные                                         

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)

 

 

2009 г.


 

 

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)

 

                                                                  Заведующий кафедрой

                                                              ________________  _____________

(подпись)                              (И.О.Фамилия)

 

 

 

 

Одобрена и рекомендована к утверждению Методическим советом ВГКС

____________________

(дата, номер протокола)

 

                                                                  Председатель

                                                              ________________  _____________

(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

Цифровое представление речевого сигнала и его параметры

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

Анализ речевых сигналов во временной и частотной областях

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

Гомоморфная обработка речи

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

Критерии оценивания качества воспроизведения речи

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

Цифровое преставление изображений

Дискретизация и квантование изображений. Цветные, полутоновые, бинарные (черно-белые) изображения. Алгоритмы бинаризации. Растровые и векторные изображения

2

10

Предварительная обработка изображений

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

Вейвлет – преобразования речи и изображений

Непрерывное и дискретное вейвлет-преобразования. Пирамидальное представление. Вейвлет-пакеты. Расчет вейвлет-фильтров Добеши. Лифтинг. Сжатие и фильтрация изображений

4

13

Компьютерная обработка звуков и изображений

Методы и средства компьютерной обработки звуков и изображений. Использование алгоритмических языков программирования высокого уровня. Пакет прикладных программ MATLAB для обработки изображений

2

14

Критерии оценивания качества воспроизведения изображений

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.: BHVC, 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 Visual St. 2008

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