Når vi bruker begrepet signal- og bildebehandling vil det som regel være underforstått at signalet er digitalt. I sin enkleste form representeres et signal digitalt ved at verdiene måles ved gitte tidspunkt og dermed representeres som en tallserie. Et digitalt bilde vil tilsvarende være en tabell av tall. En datamaskin, mobiltelefon, foto-/videokamera, CD-spiller, DVD-spiller, mp3-spiller og et digitalt TV kan håndtere og utføre beregninger på slike tall.
Fagområdet kan grovt sett deles inn i representasjon, kommunikasjon, støyfjerning og analyse av digitale signaler og bilder.
Representasjon og kommunikasjon
En direkte digitalisering vil ofte føre til lagring av overflødig informasjon. Signalet tar da unødvendig mye plass ved lagring. En nedlasting fra internett vil gå senere enn nødvendig. Metoder for effektiv representasjon reduserer datamengden. Dette kalles signalkompresjon. Ofte brukte eksempler på dette er:
· JPEG-format (*.jpg) for bilder
· MP3-format (*.mp3,*.mwa,*.acc) for musikkfiler
· MPEG2-format for DVD-filmer
· MPEG4-format (*.mpg) for videofiler på internett
Sentralt innen fagområdet er også teknikker for effektivt å sende radio-, fjernsyns- og internettsignaler og lignende. Her er overføringshastighet og tid vesentlig.
Støyfjerning
I den virkelige verden kan informasjonen i signaler og bilder bli delvis begravd i støy. For eksempel kan vi få rulling av fjernsynsbildet på grunn av påvirkning fra andre elektriske apparater. For å bøte på dette bruker vi teknikker for støyfiltrering. Da forsøker man å undertrykke støysignalet samtidig som den ønskede informasjonen bevares. Ulike former for signal-/bildestøy kan være:
· "Brumming" på radiosignaler som skyldes påvirkning fra nettspenning.
· Flekker og striper på bilder.
· Hjerterytme måles ut fra den elektriske aktiviteten i hjertemuskelen.
Bevegelse i omliggende muskulatur, eksempelvis lungeaktivitet ved pusting, vil blande seg i målingene. Ulike problemstillinger krever hver sin spesialtilpassede løsning.
Analyse
Ofte må signaler analyseres før de kan gi svar på våre spørsmål. Store datamengder vil alltid fortone seg som et kaos før analysen starter. Kanskje har man logget signaler som representerer hjerterytmen til en pasient, og lurer nå på om denne pasienten lider av en hjertesykdom eller ei. Utvikling av analysemetoder basert på signalbehandling vil innebære tolkning av store datamengder hvor de ulike tilstanden vi ønsker å identifisere er representert. Fra disse dataene trekkes informasjonen ut ved hjelp av signalbehandlingsmetoder. Aktuelle problemstillinger kan være:
· Har denne pasienten en livstruende hjerterytme som bør behandles?
· Er det et oljereservoar i berggrunnen som kan avsløres ved analyse av seismiske data?
· Man har satellittbilder og ønsker å bestemme om isene på polene minker.
· Har denne kvinnen brystkreft som kan diagnostiseres ved automatisk tolkning av røntgenbilde av brystvevet hennes?
Foruten rene signal- og bildebehandlingsmetoder som muliggjør informasjonsuttrekking har en stor bruk for andre analyseverktøy. Mønstergjenkjenningsteknikker og statistiske metoder er sentralt for dette.
En utdanning innen dette fagområdetgir en bred og god kunnskapsplattform som du vil ha nytte av, og bygge videre på, i arbeidslivet. Ved å gjennomføre en bachelor i ingeniørfag innen elektro på studieretningen Digital styring og kommunikasjon lærer du om dette. Du kan også bygge på et slikt eller tilsvarende studie med et 2-årig masterstudium innen informasjonsteknologi på studieretningen Kybernetikk/signalbehandling. En rekke forskjellige bransjer og typer bedrifter benytter seg av signal- og bildebehandling på i mange sammenhenger. Dette gir en god mulighet for jobber innen mange foreskjellige næringer. Noen eksempler er:
· Petroleumsteknologi
· Telekommunikasjon
· Robotteknologi
· Oppdrettsanlegg
· Biomedisinsk virksomhet
Noe av det som gjør signal- og bildebehandling svært attrakivt er anvendbarheten som i sterk grad muliggjør tverrfaglig smarbeid.
Faggruppen for signal- og bildebehandling er ansvarlig for undervisning og forskning innen dette fagområdet.
Signal- og bildebehandling
I vår faggruppe arbeider vi med alt fra trykk- til lyd- og hjertesignaler. Et signal er egentlig en varierende spenning som inneholder informasjon, for eksempel. fra en målesensor (trykk/temperatur/flow), eller en mikrofon (tale/audio) eller medisinsk utstyr (hjerterytmesignal/hjerneaktivitet) osv. Vårt andre viktige medium er bilder som er todimensjonale visuelle framstillinger av objekt som for eksempel fotografi, ultralyd eller røntgen.
Eksempler på støy og artifakter på bilder samt resultater etter å ha benyttet støyfjerningsalgoritmer.
Eksempel på hjerterytmesignaler. Signalene er hentet fra et samarbeidsprosjekt mellom signalbehandlingsgruppen og SUS (Stavanger universitetssykehus).
Eksempel på et MR (magnetresonans) bilde av brystet, med hjertet oppe mot høyre. Bildet er hentet fra et samarbeidsprosjekt mellom signalbehandlingsgruppen og SUS (Stavanger universitetssykehus).
