1 EEET0485 Digital Signal Processing การประมวลผลสัญญาณดิจิตอล

1. 1EEET0485 Digital Signal Processingการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ผศ. ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2. Course Outline 1 Introduction and Applications of DSP 2 Discrete-time signals and systems 3 Discrete-time Fourier Transform (DTFT) 4 Z-transform 5 Discrete Fourier Transform (DFT) 6 Fast Fourier Transform (FFT) 7 Digital Filter Structure 8 Finite Impulse Response (FIR) filter 9 Infinite Impulse Response (IIR) filter 10 Multi-rate signal processing EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

3. ตำรา • ตำราหลัก • ตำราประกอบ EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

4. การวัดผล • คะแนนปฏิบัติ (lab) 40% • คะแนนสอบปลายภาค 60% EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

5. Course Website • http://embedsigproc.wordpress.com/dsp-lecture-page/ EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

6. Introduction and Applications of DSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

7. Digital Signal Processing • Digital Signal Processing กระบวนการทางดิจิตอล (บวก ลบ คูณ หาร)ที่ช่วยหาความหมายของสัญญาณ (signals) ที่ไม่สามารถเข้าใจได้ด้วย ตา หู จมูก ลิ้น สัมผัส • สัญญาณ (Signals): คือ การแปรรูปของพลังงานที่ทั้งมองเห็น และ มองไม่เห็น ได้ยินและไม่ได้ยิน สัมผัสได้และสัมผัสไม่ได้ ให้เป็นปริมาณทางไฟฟ้า • สัญญาณเรดาร์ เสียงพูด เสียงเพลง เสียงปลาวาฬ อินฟราเรด คลื่นสัญญาณโทรศัพท์ คลื่นสึนามิ etc EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

8. DSP Timeline Analog Systems and Mechanical Devices Digital Computers Simulate Signal Before implementation Cooley and Tukey rediscovered Fast Fourier Transform IC Technology advancements led to fast fixed-point DSP 1950 1965 1980 EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

9. DSP Applications • Communications • Biomedical Imaging • Robotics • Industry • Entertainment • Military EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

10. Radar • ระบบเรดาร์ ใช้ในการหาระยะทางของวัตถุ จากการนับการหน่วงเวลา (delay) ของสัญญาณที่รับได้เทียบกับที่ส่งออกไป สัญญาณที่ส่งออกไป สัญญาณที่รับเข้ามา EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

11. Transmitted and Received Sine Radar Signal • สัญญาณส่งไป 1 รูปคลื่น • สัญญาณที่รับได้โดยไม่มี Noise กรณีนี้ ง่าย เพราะ ดูด้วย ตาเปล่า(จากเครื่องมือวัดเช่น สโคป) ก็เห็นชัดว่าค่าการหน่วง เป็นเท่าใด EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

12. สัญญาณส่งไป 1 รูปคลื่น สัญญาณที่รับได้โดยไม่มี Noise Transmitted and Received Sine Radar Signal กรณีนี้ ง่าย เพราะ ดูด้วย ตาเปล่า(จากเครื่องมือวัดเช่น สโคป) ก็เห็นชัดว่าค่าการหน่วง เป็นเท่าใด EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

13. Correlation • การทำ Correlation คือการหา ความคล้ายกัน ของสองสัญญาณ • สัญลักษณ์ ของการ Correlation คือ • การกระทำ คือ การคูณและบวก (หรือ Integration) A A = X C B B EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

14. Detected Radar SignalNo Noise • เราใช้ Correlation ในการกำหนดระยะทางจากการสะท้อนของสัญญาณเรดาร์ กรณีไม่มี Noise A B EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

15. Received Radar with Noise • หากสัญญาณที่รับได้ถูกหน่วง และ ปนด้วย Noise จะดูยาก • สัญญาณข้างบนนี้มีความหมาย ที่มองไม่ได้ด้วยตาเปล่า • แต่เราดึงความหมายของสัญญาณออกมาได้จากการกระทำ (Operation) ต่างๆ ในการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล = + Noise EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

16. Detected Radar SignalWith Noise • ผลลัพธ์ของการทำ Correlation คือ การทราบว่าตำแหน่งสูงสุด คือ ตำแหน่ง delay กรณีไม่มี Noise C A B EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

17. DSP Processor Application • "...development time was greatly reduced by using the graphical programming environment offered by the LabVIEW Embedded Module for Blackfin Processors and the high processor performance of the Blackfin processor" • Pom Yuan Lam Lecturer Nanyang Polytechnic in Singapore http://www.analog.com/en/embedded-processing-dsp/blackfin/processors/customer-case-studies/lifesaving_spider_robots_on_the_move/resources/fca.html EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

18. DSP Processor Application • That's why now, when Fishman has a digital product, we are using Blackfin. No other processor we compared could match the power efficiency." – David Fournier,Director of Product Development, Fishman EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

19. DSP Processor Application • "...This high-level approach with ready-to-use mathematical analysis blocks and graphical multitasking enabled the designers to deal with high levels of system complexity, and move to the next level of digital embedded design" • - Marco SchmidSchmid Engineering EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

20. DSP Processor Application "...This high-level approach with ready-to-use mathematical analysis blocks and graphical multitasking enabled the designers to deal with high levels of system complexity, and move to the next level of digital embedded design" - Marco Schmid Schmid Engineering http://www.analog.com/en/embedded-processing-dsp/blackfin/processors/customer-case-studies/Schmid_Engineering_Rail_Monitor/resources/fca.html EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

21. Image Processingภาพถ่ายดวงจันทร์จาก Apollo การประมวลผลสัญญาณดิจิตอล มี่จุดเริ่มจาก Image Processing ภาพถ่ายดวงจันทร์แบบที่ยังไม่ผ่านการประมวลผลจะมัว เมื่อผ่านการประมวลผลด้วยการใช้การ sharpening แล้ว เห็นรายละเอียดของหลุม บนพื้นผิว (crator) ปรากฏอย่างเด่นชัด EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

22. Image Processing: X-Ray Imaging EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

23. CT Scanner Development Computed Tomography, Thorsten M. Buzug EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

24. Modern CT Imaging Computed Tomography, Thorsten M. Buzug EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

25. Magnetic Resonance Imaging (MRI) • เป็นเครื่องมือสำหรับถ่ายภาพอวัยวะภายในของมนุษย์โดยไม่ต้องอาศัยการผ่าตัด EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

26. MRI Principle EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

27. Basic of MRI EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

28. Ultrasound Imaging EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

29. Ultrasound Transducer EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

30. 2-D Ultrasound Imaging EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

31. 3-D Ultrasound Scanner EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

32. 3-D Ultrasound Imaging EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

33. Image Processing: Geographical EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

34. Image Processing: Restoration EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

35. Image Processing: Resampling EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

36. Pattern recognition EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

37. Image Processing: Fault Detection EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

38. Classification Classification, ParameterEstimation and State Estimation, F. van der Heijden Et al. EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

39. Classification Process EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

40. Quality Inspection EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

41. เซนเซอร์แบบอาร์เรย์แบบลากจูง (Towed array sensor) เป็นระบบตรวจจับสัญญาณ ที่เรียกว่าระบบ SONAR (Sound navigation and ranging) เพื่อตรวจจับว่า มีวัตถุ หรือ ยานพาหนะใดๆของฝ่ายตรงข้ามอยู่ในรัศมีทำการหรือไม่และอยู่ในทิศทางไหน EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

42. Bow array assembly for Seawolf submarine (SSN-21) EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

43. EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

44. A mid-frequency cylindrical array on the bow of a surface ship EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

45. EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

46. EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

47. EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

48. Microphone Array MULTIRATE STATISTICAL SIGNAL PROCESSING, Omid S. Jahromi EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

49. ไมโครโฟนสำหรับเครื่องช่วยฟังไมโครโฟนสำหรับเครื่องช่วยฟัง ปัญหาของเครื่องช่วยฟัง คือ 1.มีการเกิดเสียงรบกวนมากจนทำให้ฟังไม่รู้เรื่อง แทนที่สัญญาณเสียงพูดของผู้สนทนาที่ต้องการจะถูกขยายเพียงอย่างเดียว แต่กลับเป็นว่า สัญญาณรบกวนก็ถูกขยายตามไปด้วย 2.การเกิดสัญญาณเสียงก้อง (reverberation) ในกรณีนี้ เป็นการเกิดสัญญาณเสียงที่มี ความคล้ายคลึงกับต้นฉบับ แต่ต่างกันที่การเกิดการหน่วงเวลา โปรเฟสเซอร์ B.Widrow กับเครื่องช่วยฟัง (Hearing aids) EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

50. DSP in Robotics EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon