|
|
|
Στατιστική Επεξεργασία Δεδομένων με MATLAB®.
Υλοποίηση σε Hardware αλγορίθμων επεξεργασίας σήματος
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Γνωριμία, χαρακτηριστικά, περιβάλλον. Συγκριτικά πλεονεκτήματα. Ευκολία στη χρήση & ανοικτή Αρχιτεκτονική.
Πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων, αρχεία και πειραματικές συσκευές. Εφαρμογές στατιστικής ανάλυσης δεδομένων. Σχεδιασμός συστημάτων ελέγχου. Επεξεργασία σήματος & εικόνας. |
|
|
|
| Πρόσβαση & επεξεργασία δεδομένων - Ανάπτυξη αλγορίθμων |
|
|
Το MATLAB είναι ένα αναπτυξιακό σύστημα λογισμικού κατάλληλο για την ανάπτυξη εφαρμογών πειραματικών μετρήσεων, τον σχεδιασμό συστημάτων ελέγχου, την υλοποίηση αλγορίθμων επεξεργασίας σήματος και εικόνας, την μοντελοποίηση οικονομικών συστημάτων, την ανάπτυξη εφαρμογών Βιοπληροφορικής και γενικότερα την υλοποίηση επιστημονικών - τεχνολογικών εφαρμογών (Βλ. περισσότερες πληροφορίες στο MATLAB application areas).
Το περιβάλλον του MATLAB ενσωματώνει ένα σύνολο από εργαλεία και χρηστικές ευκολίες για την ανάπτυξη ολοκληρωμένων εφαρμογών και αναλύσεων: |
|
|
|
Πρόσβαση στα δεδομένα. Υποστηρίζεται η εισαγωγή στοιχείων από φύλλα εργασίας Excel, ASCII και binary αρχεία, ODBC και JDBC βάσεις δεδομένων [Database Toolbox], από γλώσσες προγραμματισμού όπως, C, Fortran, VB και Java.
Ανάπτυξη αλγορίθμων και κώδικα. Το MATLAB ενσωματώνει ένα σύνολο από εργαλεία ανάπτυξης, ελέγχου και βελτιστοποίησης του κώδικα, εργαλεία για τον σχεδιασμό Γραφικών Αντικειμένων Επικοινωνίας με τον Χρήστη (GUIs) και συναρτήσεων για μαθηματική ανάλυση και γραφική απεικόνιση δεδομένων
|
|
 |
|
|
|
Ανάπτυξη αλγορίθμων και εφαρμογών με MATLAB |
|
|
|
Τεχνική Τεκμηρίωση & Δημιουργία Εφαρμογών. Δυνατότητα δημιουργίας τεχνικών αναφορών, ανάπτυξη γραφικών εργαλείων, εξαγωγή εφαρμογών σε εκτελέσιμα αρχεία .exe, ενσωμάτωση αλγόριθμων σε desktop και INTERNET εφαρμογές (.ΝΕΤ & COM components, Java Classes). |
|
|
|
Top M |
|
|
|
|
|
| Εξειδικευμένα εργαλεία – toolboxes. Το MATLAB εμπλουτίζεται με πάνω από 80 εξειδικευμένες βιβλιοθήκες συναρτήσεων και εργαλείων για ποικιλία εφαρμογών και αναλύσεων: |
|
|
 |
|
|
|
· Optimization Toolbox
· Statistics Toolbox
· Bioinformatics Toolbox
· Financial Toolbox
· Control System Toolbox
· Signal Processing Toolbox
· Communications Toolbox
· Image Processing Toolbox
· Mapping Toolbox
|
|
|
|
Περιοχές εφαρμογής |
|
Top M |
|
|
|
|
|
| Θα υλοποιηθούν και θα αναλυθούν μέσα από το περιβάλλον του MATLAB τα ακόλουθα παραδείγματα: |
|
|
|
· Ανάλυση της χρονικής εξέλιξης της ημερήσιας κατανάλωσης φυσικού αερίου και πρόβλεψη μελλοντικών τιμών
- Πρόσβαση δεδομένων από Excel, Access ή έντυπα
(scanned) έγγραφα
- Γραφική ανάλυση με point & click διαδικασίες
- Προσαρμογή συναρτήσεων και φασματική ανάλυση
- Πρόβλεψη μελλοντικών τιμών κατανάλωσης
- Τεχνική τεκμηρίωση
- Παραδείγματα εκτίμησης παραμετρικών μοντέλων
από πειραματικές μετρήσεις
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
· Ανάλυση ηχητικών σημάτων και video σε πραγματικό χρόνο.
- Συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο από την κάρτα ήχου του υπολογιστή / από κάμερα
- Φασματική ανάλυση & Ιστόγραμμα
- Μετατροπή της εφαρμογής σε stand-alone
- Επικοινωνία με πειραματικές συσκευές
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
· Ανάλυση και Απεικόνιση Δεδομένων Μικροσυστοιχιών (Microarrays)
|
|
· Ανάλυση Δεδομένων Φασματογραφίας Μάζας (Mass spectrometry)
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
|
|
|
|
- Κανονικοποιήση δεδομένων.
- Εξειδικευμένα γραφήματα.
- Αλγόριθμοι κατηγοριοποίησης και στατιστικά γραφήματα. |
- Ανάλυση SELDI και MALDI δεδομένων.
- Support vector machine (SVM) και K-nearest neighbor.
- Εργαλεία επιλογής «διαχωριστικών» χαρακτηριστικών. |
|
|
|
Περισσότερες πληροφορίες για εφαρμογές Βιοπληροφορικής:
• Περιγραφή: http://www.mathworks.com/products/bioinfo/
• Παραδείγματα: http://www.mathworks.com/products/bioinfo/demos.html
• Ηλεκτρονικά Σεμινάρια: http://www.mathworks.com/products/bioinfo/demos.html?show=recorded
|
|
|
|
Top M |
|
|
|
|
|
|
|
Σχεδιασμός & υλοποίηση συστημάτων |
|
|
| Στη συγκεκριμένη ενότητα θα γίνει μια εισαγωγή στο Simulink, την πλατφόρμα για την προσομοίωση και τον σχεδιασμό δυναμικών συστημάτων. To Simulink είναι ένα αλληλεπιδραστικό γραφικό περιβάλλον με έτοιμα blocks, για ανάπτυξη και προσομοίωση μοντέλων, την ανάλυση των αποτελεσμάτων, τον σχεδιασμό και την υλοποίηση συστημάτων σε hardware (DSP, FPGA, ASICs): |
|
|
|
Δημιουργία & διαχείριση μοντέλων.
· Έτοιμα προσαρμόσιμα blocks, δημιουργία υποσυστημάτων και ιεραρχική ανάπτυξη μοντέλων, διαχείριση σημάτων.
· Επέκταση του Simulink με βιβλιοθήκες/blocksets για την μοντελοποίηση και προσομοίωση φυσικών συστημάτων (μηχανολογικών/ηλεκτρικών και υδραυλικών), τηλεπικοινωνιακών (baseband, RF, channels) συστημάτων, συστημάτων επεξεργασίας σήματος και εικόνας.
· Ενσωμάτωση μοντέλων και κώδικα από άλλα εργαλεία MATLAB, C, Fortran, Ada
· Σχεδιασμός κλασσικών ελεγκτών, model predictive ελεγκτών και ελεγκτών πεπερασμένων καταστάσεων.
Προσομοίωση Συστημάτων.
Επιλυτές για την προσομοίωση γραμμικών και μη-γραμμικών συστημάτων, συστημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου, συστημάτων διακριτών γεγονότων, υβριδικών και multirate συστημάτων.
|
|
Ανάλυση αποτελεσμάτων
· Απεικόνιση των αποτελεσμάτων μέσα από γραφήματα στο Simulink ή στο MATLAB.
· Έλεγχος της εγκυρότητας και διακρίβωσης του μοντέλου
· Τεχνική τεκμηρίωση
Αυτόματη παραγωγή κώδικα ANSI C.
· Επιτάχυνση της Προσομοίωσης
· Προτυποποίηση - Hardware in the loop – παραγωγή τελικού προϊόντος
· Targets: Microprocessors, DSPs, PC based systems
http://www.mathworks.com/products/rtwembedded/
supportedio.html
Παραγωγή HDL (Hardware Description Language) κώδικα
· Αυτόματη παραγωγή Verilog και VHDL κώδικα για την υλοποίηση συστημάτων σε fileld-programmable gate arrays (FPGAs) ή application-specific integrated circuits (ASICs)
· Προσομοίωση και έλεγχος του παραγόμενου κώδικα με HDL simulators (ModelSim® HDL simulator, Incisive® simulators).
|
|
|
|
 |
|
|
|
Μοντελοποίηση – Σχεδιασμός – Υλοποίηση με SIMULINK |
|
|
|
Top M |
|
|
|
|
|
|
| Θα υλοποιηθούν και θα αναλυθούν μέσα από το περιβάλλον του SIMULINK τα ακόλουθα παραδείγματα: |
|
|
|
· Προγραμματισμός λειτουργίας του LEGO Mindstorms NXT (Arm-Based Robot).
– Μοντελοποίηση και προσομοίωση του ρομπότ, με αυτόματη παραγωγή κώδικα για την υλοποίηση στο Lego hardware, ως παράδειγμα βιομηχανικής εφαρμογής. Θα γίνει χρήση της αρχιτεκτονικής του μοντέλου, καθώς και υλοποίηση του σχεδιασμού σε fixed- και floating-point . Θα δειχθούν παραδείγματα ελέγχου κίνησης του ρομπότ από τον υπολογιστή μέσω Bluetooth, ενώ θα γίνει προγραμματισμός κίνησης σε προκαθορισμένη πορεία και υλοποίηση.
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· Σύστημα ελέγχου ροής καυσίμου και υλοποίηση σε controller C166 (Fault-Tolerant Fuel Control System and C166 Hardware Implementation)
– Χρήση μοντέλων αισθητήρων για την μέτρηση throttle, ταχύτητας, πίεσης της βαλβίδας και συγκέντρωσης του οξυγόνου
– Χρήση του Stateflow για τον καθορισμό της κατάστασης με βάση τις ενδείξεις των αισθητήρων
– Σύνδεση με τον Controller C166, αυτόματη παραγωγή του απαιτούμενου κώδικα, ταυτόχρονη υλοποίηση με το hardware και σύγκριση αποτελεσμάτων
|
|
 |
|
|
|
Τεχνική τεκμηρίωση: fuelsys.pdf
|
|
|
– Control Design Demos
http://www.mathworks.com/applications/controldesign/demos.html |
|
|
|
|
|
|
|
· Φίλτρο ακύρωσης θορύβου & υλοποίηση σε DSP TI C6000 (Adaptive filtering).
– Περιγραφή του adaptive φίλτρου ελάχιστων τετραγώνων
– Ανάπτυξη του φίλτρου στο Simulink
– Σύνδεση με το DSP TI C6000 και ταυτόχρονη υλοποίηση προσομοίωσης
|
|
|
|
 |
|
|
|
– Signal Processing & Telecom Demos http://www.mathworks.com/applications/dsp_comm/demos.html |
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
· Ανίχνευση κίνησης σε ζωντανή λήψη - ηλεκτρονικά συστήματα ασφαλείας
– Σύνδεση κάμερας με το Simulink και live ανίχνευση κίνησης με την μέθοδο απόλυτων διαφορών (SAD)
– Χρωματισμός της περιοχής που ανιχνεύεται η κίνηση
– Εγγραφή βίντεο, όταν ανιχνευτεί κίνηση (όταν η τιμή SAD υπερβεί ένα όριο)
– Video & Image Processing Demos
|
|
|
|
http://www.mathworks.com/products/viprocessing/demos.html |
|
|
|
Top M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|