Ingegneria Informatica | ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI

cod. 0622700005

ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI

	0622700005
	DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
	CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
	INGEGNERIA INFORMATICA
	2017/2018

CURRICULUM SISTEMI E APPLICAZIONI

	ANNO CORSO 1
	ANNO ORDINAMENTO 2017
	SECONDO SEMESTRE

MODULI

SSD	CFU	ORE	ATTIVITÀ	TIPO DI ATTIVITÁ FORMATIVA
ING-INF/03	4	32	LEZIONE	AFFINE/INTEGRATIVA
ING-INF/03	5	40	LABORATORIO	AFFINE/INTEGRATIVA

	Obiettivi
	L'INSEGNAMENTO, DI CARATTERE METODOLOGICO, MIRA A FORNIRE I PRINCIPALI STRUMENTI MATEMATICI PER L’ANALISI E L’ELABORAZIONE DEI SEGNALI DIGITALI E PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI ESERCITAZIONI NUMERICHE E DI LABORATORIO SUGLI ARGOMENTI SVILUPPATI A LEZIONE. CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE L’OBIETTIVO È DI FORNIRE LE CONOSCENZE DI BASE PER • LA RAPPRESENTAZIONE DEI SEGNALI MONODIMENSIONALI E BIDIMENSIONALI, • L’ANALISI ED IL PROGETTO DI SISTEMI DESCRITTI MEDIANTE EQUAZIONI ALLE DIFFERENZE, • L’ELABORAZIONE DI SEGNALI DETERMINISTICI E ALEATORI. CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE DURANTE LE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO TALI METODOLOGIE SONO APPLICATE, MEDIANTE L’USO DI PACCHETTI SOFTWARE, ALL’ACQUISIZIONE DEGLI STRUMENTI PRATICI PER • L’ANALISI E LA COMPRESSIONE DI UN SEGNALE MEDIANTE TRASFORMATE, • IL PROGETTO DI SISTEMI DI TIPO FIR ED IIR, • IL FILTRAGGIO STATISTICO ED ADATTATIVO DI SEGNALI.

L'INSEGNAMENTO, DI CARATTERE METODOLOGICO, MIRA A FORNIRE I PRINCIPALI STRUMENTI MATEMATICI PER L’ANALISI E L’ELABORAZIONE DEI SEGNALI DIGITALI E PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI ESERCITAZIONI NUMERICHE E DI LABORATORIO SUGLI ARGOMENTI SVILUPPATI A LEZIONE.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
L’OBIETTIVO È DI FORNIRE LE CONOSCENZE DI BASE PER
• LA RAPPRESENTAZIONE DEI SEGNALI MONODIMENSIONALI E BIDIMENSIONALI,
• L’ANALISI ED IL PROGETTO DI SISTEMI DESCRITTI MEDIANTE EQUAZIONI ALLE DIFFERENZE,
• L’ELABORAZIONE DI SEGNALI DETERMINISTICI E ALEATORI.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE
DURANTE LE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO TALI METODOLOGIE SONO APPLICATE, MEDIANTE L’USO DI PACCHETTI SOFTWARE, ALL’ACQUISIZIONE DEGLI STRUMENTI PRATICI PER
• L’ANALISI E LA COMPRESSIONE DI UN SEGNALE MEDIANTE TRASFORMATE,
• IL PROGETTO DI SISTEMI DI TIPO FIR ED IIR,
• IL FILTRAGGIO STATISTICO ED ADATTATIVO DI SEGNALI.

	Prerequisiti
	SONO RICHIESTE CONOSCENZE MATEMATICHE DI BASE ACQUISIBILI DURANTE UN CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA DI PRIMO LIVELLO, CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALL’ANALISI MATRICIALE, ALLA TEORIA DELLA PROBABILITÀ ED ALL’ELABORAZIONE DEI SEGNALI.

	Contenuti
	PRESENTAZIONE DELLE MOTIVAZIONI E DELLE POTENZIALITÀ DELL’ELABORAZIONE NUMERICA (ORE LEZIONE/LABORATORIO/ESERCITAZIONE 2/-/-). SISTEMI DIGITALI E CONVERSIONE FRA SEGNALI ANALOGICI E DIGITALI. INTERPOLAZIONE. QUANTIZZAZIONE. (ORE 10/-/16). RAPPRESENTAZIONE DEI SEGNALI MONODIMENSIONALI E BIDIMENSIONALI (IMMAGINI) (ORE 8/-/4). ANALISI DEI SISTEMI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA E DELLA TRASFORMATA ZETA. SISTEMI DESCRITTI DALLE EQUAZIONI ALLE DIFFERENZE. RISPOSTA IN FREQUENZA, RELAZIONE FRA L’AMPIEZZA E LA FASE, SISTEMI PASSA-TUTTO, SISTEMI A FASE MINIMA. STRUTTURE (ORE 3/-/4). PROGETTO DI FILTRI IIR MEDIANTE TRASFORMAZIONI DI FILTRI ANALOGICI. FORMULE DI TRASFORMAZIONE DI FREQUENZA IN ANALOGICO E DISCRETO. PROGETTO DI FILTRI FIR CON IL METODO DELLE FINESTRE. CONFRONTO FRA IIR E FIR. (ORE 3/-/7) IL PROBLEMA DEL FILTRAGGIO STATISTICO. FILTRAGGIO BAYESIANO. FILTRI DI WIENER. APPLICAZIONI (ORE 3/-/5) FILTRAGGIO ADATTATIVO. METODO DEL GRADIENTE E DEL GRADIENTE STOCASTICO. APPLICAZIONI (ORE 3/-/4). TOTALE ORE (32/-/40)

Contenuti

PRESENTAZIONE DELLE MOTIVAZIONI E DELLE POTENZIALITÀ DELL’ELABORAZIONE NUMERICA (ORE LEZIONE/LABORATORIO/ESERCITAZIONE 2/-/-). SISTEMI DIGITALI E CONVERSIONE FRA SEGNALI ANALOGICI E DIGITALI. INTERPOLAZIONE. QUANTIZZAZIONE. (ORE 10/-/16). RAPPRESENTAZIONE DEI SEGNALI MONODIMENSIONALI E BIDIMENSIONALI (IMMAGINI) (ORE 8/-/4).
ANALISI DEI SISTEMI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA E DELLA TRASFORMATA ZETA. SISTEMI DESCRITTI DALLE EQUAZIONI ALLE DIFFERENZE. RISPOSTA IN FREQUENZA, RELAZIONE FRA L’AMPIEZZA E LA FASE, SISTEMI PASSA-TUTTO, SISTEMI A FASE MINIMA. STRUTTURE (ORE 3/-/4). PROGETTO DI FILTRI IIR MEDIANTE TRASFORMAZIONI DI FILTRI ANALOGICI. FORMULE DI TRASFORMAZIONE DI FREQUENZA IN ANALOGICO E DISCRETO. PROGETTO DI FILTRI FIR CON IL METODO DELLE FINESTRE. CONFRONTO FRA IIR E FIR. (ORE 3/-/7)
IL PROBLEMA DEL FILTRAGGIO STATISTICO. FILTRAGGIO BAYESIANO. FILTRI DI WIENER. APPLICAZIONI (ORE 3/-/5)
FILTRAGGIO ADATTATIVO. METODO DEL GRADIENTE E DEL GRADIENTE STOCASTICO. APPLICAZIONI (ORE 3/-/4).
TOTALE ORE (32/-/40)

	Metodi Didattici
	L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE ED ESERCITAZIONI IN LABORATORIO. NELLE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO VENGONO ASSEGNATI E SVOLTI IN MODO INTERATTIVO ESEMPI DI APPLICAZIONE IN AMBIENTE MATLAB DEI METODI ILLUSTRATI.

	Verifica dell'apprendimento
	LA PROVA DI ESAME È FINALIZZATA A VALUTARE NEL SUO COMPLESSO: LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI AL CORSO; LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI ANALISI DEI SEGNALI E DI PROGETTO DI SISTEMI PER SEGNALI DETERMINISTICI ED ALEATORI; L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE. LA PROVA CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA, IL CUI SCOPO È VALUTARE LA CAPACITÀ DI APPLICARE LE CONOSCENZE E L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, E DA UN COLLOQUIO ORALE, IL CUI SCOPO È VALUTARE LE CONOSCENZE E LE CAPACITÀ DI COMPRENSIONE ACQUISITE, LA CAPACITÀ DI APPRENDERE, L’ESPOSIZIONE ORALE. LA PROVA SCRITTA CONSISTE NELLA SCRITTURA DI PROGRAMMI MATLAB PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI TIPICI PRESENTATI AL CORSO TRA CUI: 1) VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA DI SISTEMI NUMERICI MEDIANTE DFT; 2) ANALISI ED ELABORAZIONE DI IMMAGINI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA; 3) PROGETTO DI SISTEMI FIR ED IIR CHE SODDISFANO LE SPECIFICHE ASSEGNATE; 4) PROGETTO DI FILTRI STATISTICI ED ADATTATIVI PER LA CLASSIFICAZIONE, LA PREDIZIONE ED IL DENOISING. ALLA PROVA SCRITTA È ATTRIBUITA UNA VALUTAZIONE NELLA SEGUENTE SCALA: OTTIMO, BUONO, DISCRETO, SUFFICIENTE, APPENA SUFFICIENTE, INSUFFICIENTE. LA VALUTAZIONE INSUFFICIENTE RICHIEDE LA RIPETIZIONE DELLA PROVA SCRITTA. LA PROVA SARÀ VALUTATA COME SUFFICIENTE SE LO STUDENTE PRESENTA LA SOLUZIONE DI ALMENO LA METÀ DEI PROBLEMI PROPOSTI SENZA ERRORI CONCETTUALI. LA PROVA SARÀ VALUTATA COME OTTIMA SE TUTTI I PROBLEMI PRESENTATI SONO STATI RISOLTI CORRETTAMENTE CON UNA CHIARA ESPOSIZIONE DEI PROCEDIMENTI UTILIZZATI. DURANTE IL CORSO, OLTRE ALLE NORMALI ESERCITAZIONI, SONO PROPOSTE AGLI STUDENTI DUE O TRE PROVE ESERCITATIVE PRATICHE (FACOLTATIVE) CHE HANNO L’OBIETTIVO DI VALUTARE LE COMPETENZE PRATICHE ACQUISITE DALLO STUDENTE ALLA DATA DELLA STESSA. ESSE SONO SOGGETTE A VALUTAZIONE FINALE COMPLESSIVA DA PARTE DEL DOCENTE CON LA STESSA SCALA UTILIZZATA PER LA PROVA SCRITTA E COMPORTANO L’ESONERO DALLA PROVA SCRITTA PER GLI STUDENTI CHE OTTENGONO UN RISULTATO POSITIVO. IL COLLOQUIO ORALE VERTERÀ SU TUTTI GLI ARGOMENTI DEL CORSO E LA VALUTAZIONE TERRÀ CONTO DELLE CONOSCENZE DIMOSTRATE DALLO STUDENTE E DEL GRADO DEL LORO APPROFONDIMENTO, DELLA CAPACITÀ DI APPRENDERE DIMOSTRATA, DELLA QUALITÀ DELL’ESPOSIZIONE E COMPRENDE, EVENTUALMENTE, LA DISCUSSIONE DELLA PROVA SCRITTA. NELLA VALUTAZIONE FINALE, ESPRESSA IN TRENTESIMI, LA VALUTAZIONE DELLA PROVA SCRITTA E DELLA RELATIVA DISCUSSIONE ORALE PESERÀ PER IL 50% MENTRE IL COLLOQUIO ORALE SUGLI ARGOMENTI DI TEORIA PER IL 50%. LA LODE POTRÀ ESSERE ATTRIBUITA AGLI STUDENTI CHE DIMOSTRINO DI SAPER APPLICARE CON AUTONOMIA LE CONOSCENZE ACQUISITE A NUOVI PROBLEMI.

Verifica dell'apprendimento

LA PROVA DI ESAME È FINALIZZATA A VALUTARE NEL SUO COMPLESSO: LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI AL CORSO; LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI ANALISI DEI SEGNALI E DI PROGETTO DI SISTEMI PER SEGNALI DETERMINISTICI ED ALEATORI; L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE.
LA PROVA CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA, IL CUI SCOPO È VALUTARE LA CAPACITÀ DI APPLICARE LE CONOSCENZE E L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, E DA UN COLLOQUIO ORALE, IL CUI SCOPO È VALUTARE LE CONOSCENZE E LE CAPACITÀ DI COMPRENSIONE ACQUISITE, LA CAPACITÀ DI APPRENDERE, L’ESPOSIZIONE ORALE.
LA PROVA SCRITTA CONSISTE NELLA SCRITTURA DI PROGRAMMI MATLAB PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI TIPICI PRESENTATI AL CORSO TRA CUI: 1) VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA DI SISTEMI NUMERICI MEDIANTE DFT; 2) ANALISI ED ELABORAZIONE DI IMMAGINI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA; 3) PROGETTO DI SISTEMI FIR ED IIR CHE SODDISFANO LE SPECIFICHE ASSEGNATE; 4) PROGETTO DI FILTRI STATISTICI ED ADATTATIVI PER LA CLASSIFICAZIONE, LA PREDIZIONE ED IL DENOISING. ALLA PROVA SCRITTA È ATTRIBUITA UNA VALUTAZIONE NELLA SEGUENTE SCALA: OTTIMO, BUONO, DISCRETO, SUFFICIENTE, APPENA SUFFICIENTE, INSUFFICIENTE. LA VALUTAZIONE INSUFFICIENTE RICHIEDE LA RIPETIZIONE DELLA PROVA SCRITTA. LA PROVA SARÀ VALUTATA COME SUFFICIENTE SE LO STUDENTE PRESENTA LA SOLUZIONE DI ALMENO LA METÀ DEI PROBLEMI PROPOSTI SENZA ERRORI CONCETTUALI. LA PROVA SARÀ VALUTATA COME OTTIMA SE TUTTI I PROBLEMI PRESENTATI SONO STATI RISOLTI CORRETTAMENTE CON UNA CHIARA ESPOSIZIONE DEI PROCEDIMENTI UTILIZZATI.
DURANTE IL CORSO, OLTRE ALLE NORMALI ESERCITAZIONI, SONO PROPOSTE AGLI STUDENTI DUE O TRE PROVE ESERCITATIVE
PRATICHE (FACOLTATIVE) CHE HANNO L’OBIETTIVO DI VALUTARE LE COMPETENZE PRATICHE ACQUISITE DALLO STUDENTE ALLA
DATA DELLA STESSA. ESSE SONO SOGGETTE A VALUTAZIONE FINALE COMPLESSIVA DA PARTE DEL DOCENTE CON LA STESSA SCALA UTILIZZATA PER LA PROVA SCRITTA E COMPORTANO L’ESONERO DALLA PROVA SCRITTA PER GLI STUDENTI CHE OTTENGONO UN RISULTATO POSITIVO.
IL COLLOQUIO ORALE VERTERÀ SU TUTTI GLI ARGOMENTI DEL CORSO E LA VALUTAZIONE TERRÀ CONTO DELLE CONOSCENZE DIMOSTRATE DALLO STUDENTE E DEL GRADO DEL LORO APPROFONDIMENTO, DELLA CAPACITÀ DI APPRENDERE DIMOSTRATA, DELLA QUALITÀ DELL’ESPOSIZIONE E COMPRENDE, EVENTUALMENTE, LA DISCUSSIONE DELLA PROVA SCRITTA.
NELLA VALUTAZIONE FINALE, ESPRESSA IN TRENTESIMI, LA VALUTAZIONE DELLA PROVA SCRITTA E DELLA RELATIVA DISCUSSIONE ORALE PESERÀ PER IL 50% MENTRE IL COLLOQUIO ORALE SUGLI ARGOMENTI DI TEORIA PER IL 50%. LA LODE POTRÀ ESSERE ATTRIBUITA AGLI STUDENTI CHE DIMOSTRINO DI SAPER APPLICARE CON AUTONOMIA LE CONOSCENZE ACQUISITE A NUOVI PROBLEMI.

	Testi
	A.V. OPPENHEIM, R.W. SCHAFER, DISCRETE-TIME SIGNAL PROCESSING, 2ND ED. PRENTICE HALL, 1999. V.K. INGLE, J.G. PROAKIS, DIGITAL SIGNAL PROCESSING USING MATLAB, BROOKS-COLE, 2000. S. HAYKIN, ADAPTIVE FILTER THEORY, 4TH EDITION, PRENTICE HALL.