Procesamiento digital de señales

1. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería
Guía de Proyecto Final – Periodo I de 2014
ACT 15: EVALUACIÓN FINAL
Nombre de curso: Procesamiento Digital de Señales – 299004.
Temáticas revisadas: Sistemas LTI, Diseño de Filtros Digitales, Aplicaciones de
filtros digitales y Procesamiento Digital de Imágenes.
Objetivos:
 Diseñar filtros IIR (Respuesta Infinita al Impulso) a partir de filtros analógicos,
mediante el método de Transformación Bilineal y método de invariancia al
impulso
 Diseñar filtros FIR de fase lineal mediante métodos de ventanas.
 Realizar operaciones de procesamiento digital de imágenes.
Aspectos generales del proyecto:
 El curso Procesamiento Digital de Señales no será evaluado mediante la
prueba final de carácter objetivo (Examen final), por lo tanto el estudiante no
tiene la opción de presentar la prueba única del 100%. 
 El 25% de la nota final se obtendrá de la presentación y entrega del presente
proyecto. 

 En la circular 400-045 del 14 de septiembre del 2010, se indica lo siguiente: “Se
transcribe la decisión que el Consejo de la ECBTI en sesión del 29 de julio del
2010 tomó en relación con la habilitación de los cursos metodológicos y los que
tienen evaluación por proyecto: 1. Los cursos metodológicos no serán habilitables
y 2. Los cursos evaluados por proyectos no serán habilitables ni podrán ser
evaluados mediante prueba única”. 
Estrategia de aprendizaje: Aprendizaje Colaborativo.
Peso evaluativo: 125 Puntos. Equivale al 25% de la nota definitiva del curso.
Cronograma de actividades:
Inicio: 04/Jun/2014 Cierre: 18/Jun/2014
Producto esperado: Informe final grupal formato .pdf
Espacio para el desarrollo del proyecto: Foro Act 15: Proyecto Final. Cada
integrante del grupo debe ingresar permanentemente a ese espacio durante el
tiempo establecido en la agenda para el desarrollo del proyecto.

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GUÍA DE ACTIVIDADES
El proyecto consta de dos (2) fases, que se explican a continuación.
FASE 1: DISEÑO DE FILTROS DIGITALES
Material y equipo:
Computador donde se encuentre instalado el paquete MatLab.
Introducción:
En procesamiento de señales, la función de un filtro es remover partes no
deseadas de una señal, como por ejemplo ruido aleatorio, e igualmente, ser
selectivo en frecuencia, es decir, que deje pasar señales con componentes de
frecuencia en ciertas bandas, al tiempo que atenúa señales que contengan
componentes de frecuencia en otras bandas (Mitra, 2007).
En general, se empleará el término filtro para describir el sistema lineal e
invariante en el tiempo utilizado para realizar operaciones de conformación
espectral o filtrado selectivo en frecuencia. Los filtros se suelen clasificar según
sus características en el dominio de la frecuencia como pasa bajo, pasa alto, pasa
banda y eliminadores de banda. Una distinción fundamental en los sistemas LTI, y
en particular en los filtros digitales, es la duración de la respuesta ante el impulso.
Se habla de filtros de respuesta finita al impulso o no recursivos (FIR, de Finite –
Duration Impulse Response) y de filtros de respuesta infinita o recursivos (IIR, de
Infinite - Duration Impulse Response) (Mitra, 2007).
El diseño de filtros IIR suele efectuarse fácilmente partiendo de un filtro analógico,
que puede ser Butterworth, Chebyshev I, Chebyshev II y elíptico y aplicando a
continuación un mapeo adecuado de la variable de frecuencia compleja en la
variable compleja . El método de la transformación bilineal, que se utiliza
ampliamente, se basa en el anterior procedimiento. (Para mayor información,
consultar Mitra 2007). Para el caso de filtros FIR, las técnicas que proporcionan
los mejores resultados son: método de fase lineal utilizando ventanas, método
basado en el muestreo de frecuencia y el método de fase lineal con rizado
constante óptimo.
Actividades a realizar:
1. Diseñar un filtro pasa alto de longitud 50 con frecuencia de corte por
medio de ventanas rectangular, Hamming, Blackman y Kaiser ( ). Repetir
el ejercicio para un filtro de longitud 101. Usar el comando freqz() de MatLab

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para graficar la magnitud Vs la frecuencia en radianes de cada filtro y obtener
como mínimo seis conclusiones fundamentadas teóricamente acerca de las
características generales, como atenuación de la banda de rechazo, rizado de
la banda de paso y banda de transición que tienen los filtros diseñados, de
acuerdo a la longitud y tipo de ventana.
Debe obtener para este primer ejercicio ocho (8) gráficas en total.
2. Diseñar un filtro digital pasa bajo elíptico utilizando el método de la
transformación lineal y el método de la invariancia al impulso que opere a una
tasa de muestreo de con un banda de transición entre y ,
el rizado en la banda de paso debe ser de y la atenuación en la banda
de rechazo de . Apoyarse en las funciones de MatLab bilinear(),
impinvary(), ellipord(), ellipap()). Obtener los gráficos de respuesta en magnitud
y fase de ambos diseños, comparar y concluir acerca de los resultados.
Se puede obtener la función de transferencia del filtro a partir de los polos y
ceros con la función zp2tf().
FASE 2: PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES
Material y equipo:
Computador donde se encuentre instalado el paquete MatLab.
Introducción:
La teoría del procesamiento de señales desempeña un papel importante en el
desarrollo de las telecomunicaciones digitales y en la automatización de sistemas.
El área de investigación y desarrollo en Procesamiento Digital de Señales (DSP,
de Digital Signal Processing) ha crecido significativamente, debido a la rápida
evolución de la tecnología informática y a la fabricación de circuitos integrados. A
raíz de esto, se pueden encontrar aplicaciones de los métodos de DSP en radio y
televisión digital, telefonía celular, reconocimiento de voz y de imágenes,
exploración geofísica, electrónica médica, y en general, en cualquier sistema de
comunicación que se relacione con procesamiento y recuperación de información
(Nguyen, 2007).

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Entre las aplicaciones relacionadas con Procesamiento Digital de Imágenes, se
puede hablar de la restauración de fotografías que consiste en la eliminación o
reducción de la variación aleatoria del brillo o el color en las imágenes digitales
producido por el dispositivo de entrada, usualmente, la cámara digital.
Actividad a realizar:
1. Escoger una fotografía y ubicarla en el directorio raíz de MatLab, realizar un
script que permita visualizar la fotografía original y en escala de grises.
2. Investigar acerca de la función imnoise() de MatLab y utilizarla para agregar
5% de ruido impulsional (“sal y pimienta”) a la imagen obtenida en el punto
anterior (escala de grises). Intente remover el ruido por medio de dos tipos de
filtro: de la media y de la mediana. Puede apoyarse en las funciones fspecial(),
imfilter() y medfilt2()
3. A la imagen en escala de grises, agregar también ruido gaussiano con media 0
y varianza 0.1 e intentar eliminarlo con ayuda de la función wiener2()
Durante el desarrollo de la fase 2, se deben obtener gráficas por cada
variación de la imagen.
ESPECIFICACIONES DEL DOCUMENTO FINAL
El tutor del curso abrirá un espacio dentro del Foro de Act. 15: Proyecto Final,
llamado: “Evaluación Final”.
En este espacio los integrantes del grupo colaborativo deben interactuar
asertivamente y dar a conocer sus inquietudes sobre el desarrollo de la actividad y
la construcción del informe final. Todos los integrantes del grupo son responsables
del éxito en la presentación del informe.
Cada estudiante debe evidenciar en el foro de trabajo colaborativo como mínimo
cuatro aportes diferentes y significativos durante el período en que se encuentre
abierta la actividad que permitan la construcción del informe final.
El informe debe contener las siguientes partes:
 Portada: Título, nombre de los participantes que contribuyeron en la
elaboración del informe final con su respectivo número de identificación
personal y el número de grupo, nombre del curso, nombre de la Institución y
fecha.

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 Introducción: Donde se evidencia el planteamiento del problema, sus
variables y la metodología para dar solución al desarrollo del proyecto.
 Objetivos.

 Contenido: Desarrollo de las fases del proyecto y los productos de las
actividades sugeridas. 

 Conclusiones: Consigne aquí las conclusiones obtenidas por cada fase.


 Referencias Bibliográficas: Enunciar los apoyos documentales que le
sirvieron como soporte para la construcción del informe y la solución del
proyecto, basados en el formato APA. 
Formato del Archivo.
 El archivo debe adjuntarse a través del foro en el tema creado para ello por el
tutor del curso.
 El archivo debe tener el nombre: GrupoXX_EvaluacionFinal.pdf. Por ejemplo,
si su grupo es 18 el nombre de su archivo debe ser:
Grupo18_EvaluacionFinal.pdf sin usar caracteres especiales como tildes o
puntos.
 No es necesario el envío de los archivos .m obtenidos con MatLab, deben
anexarlos al cuerpo del trabajo con las respectivas imágenes.
 Tamaño del archivo final: El tamaño NO debe superar los 2MB.
CONSIDERACIONES GENERALES:
No se calificará el informe que no se adjunte en el espacio indicado.
Deben establecer un plazo máximo de espera para los integrantes del grupo
colaborativo que no ingresen los primeros días una vez abierta la actividad. Esto
se debe indicar en el foro. El plazo máximo de espera no puede superar los 2 días.
El estudiante que ingrese a última hora o fuera del plazo establecido no deberá ser
incluido dentro de la portada del informe final del proyecto del grupo colaborativo.

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El estudiante que no participe en el Foro de la actividad 15 durante el período
establecido obtendrá una nota de 0 en esta actividad.
El plagio da lugar a una calificación de 0 en la actividad.
Éxitos!!
BIBLIOGRAFÍA
Gonzalez, R & Woods, R. (2002). Digital Image Processing. Segunda Edición.
Editorial Addison-Wesley.
McAndrew, A. (2004). An Introduction to Digital Image Processing with Matlab:
Notes for SCM2511 Image Processing 1. School of Computer Science and
Mathematics .Victoria University of Technology.
Mitra, Sanjit K. (2007). Procesamiento de Señales Digitales. Un Enfoque Basado
en Computadora. Tercera Edición. México - D.F, Editorial Mc Graw Hill.