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Adaptive Thresholds and Fast Parallel Algorithm for Multi-directional Switching Median Filter

Research Project

Project/Area Number 16K00260
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Perceptual information processing
Research InstitutionNagano National College of Technology

Principal Investigator

Miyazaki Takashi  長野工業高等専門学校, 電気電子工学科, 嘱託教授 (10141889)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsスイッチングメジアンフィルタ / インパルス性雑音 / 雑音除去 / 閾値 / 並列処理 / エッジ強度 / 適応的閾値 / メディアンフィルタ / アルゴリズム / GPU / スイッチングメディアンフィルタ / エッジフィルタ / 画像処理
Outline of Final Research Achievements

The multidirectional switching median filter (multi-directional SMF) that we have developed to remove impulse noise in images is effective because it features a 2×2 pixel detector and the integrated processing of multiple resulting images by multidirectional scanning. An appropriate threshold value is required for each image to remove noise. In this paper, we propose a novel method to calculate the threshold value in the noise detection process of the pixel of interest during raster scanning and a parallel algorithm using GPU, based on multidirectional SMF. The former calculates the threshold value proportional to the average value of the edge strength around the pixel of interest with a simpler process to improve the image quality, and the latter is a parallel process for high-speed processing. The effectiveness of each was confirmed by experiments.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,MDSMF 法に基づくラスタ走査中に行う雑音検出処理に対して適応的な閾値決定法を組み込んだ方法である.注目画素周辺の雑音が除去された走査済み画素を用いて局所的なエッジ量,すなわち濃度の変動量(Total Variation)から閾値を求め,その閾値を用いて雑音の判別を行う.また,走査済み画素を有効に活用することで,閾値の精度を改善し,処理の効率化を行った.また,GPUによる並列化方法も処理時間の短縮を達成した.これまで提案されるスイッチングメジアンフィルタの改良方法はアルゴリズムが複雑化する傾向にあったが,本手法は実用性の高い雑音除去方法といえる.

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 注目画素周辺のエッジ量に基づく適応的しきい値を用いた多方向スイッチングメジアンフィルタ2019

    • Author(s)
      横山 靖樹 宮崎 敬 白井 啓一郎 山本 博章 曽根 光男
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌 D

      Volume: J102-D Pages: 324-335

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  • [Journal Article] 注目画素周辺のエッジ量に基づく適用的しきい値を用いた多方向スイッチングメジアンフィルタ2019

    • Author(s)
      横山靖樹,宮嵜敬,白井啓一郎,山本博章,曽根光男
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D

      Volume: No.4 Pages: 324-335

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    • Author(s)
      Yusuke Koshimura, Takashi Miyazaki, Yasuki Yokoyama, Yasushi Amari and Hiroaki Yamamoto
    • Journal Title

      Proceedings of the 6th IIAE International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2018

      Volume: ICISIP2018 Pages: 382-389

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  • [Journal Article] A Study on Fast Removal Method of Impulsive Noise Using Parallel Processing with GPU2017

    • Author(s)
      Takashi Miyazaki, Yusuke Koshimura, Yasushi Amari, Yasuki Yokoyama, Hiroaki Yamamoto
    • Journal Title

      The 6th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering 2018, Proceeding

      Volume: I Pages: 327-334

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  • [Journal Article] A Study on Impulse Noise Reduction Using CNN Learned by Divided Images2017

    • Author(s)
      Yasushi Amaria, Takashi Miyazaki, Yusuke Koshimura, Yasuki Yokoyama, Hiroaki Yamamoto
    • Journal Title

      The 6th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering 2018, Proceeding

      Volume: I Pages: 93-100

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      村上舜,天利安志,横山靖樹,宮嵜敬
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      横山靖樹,村上舜,宮崎敬,山本博章
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      電子情報通信学会
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      村上舜,天利安志,宮嵜敬,横山靖樹,山本博章
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      計測自動制御学会
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  • [Presentation] インパルス性雑音除去への深層学習の応用に関する検討2018

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      天利安志, 宮嵜敬, 村上舜, 越村勇介, 横山靖樹, 山本博章
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      情報処理学会
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  • [Presentation] Fast Improved Parallel Algorithm for Removing Impulse Noises in Images2018

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      Yusuke Koshimura, Takashi Miyazaki, Yasushi Amari, Yasuki Yokoyama and Hiroaki Yamamoto
    • Organizer
      IEEE
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  • [Presentation] Squeeze and Excitation を用いた深層学習によるインパルス性雑音除去に関する研究2018

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      村上舜, 天利安志, 宮嵜敬, 越村勇介, 横山靖樹,山本博章
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      電子情報通信学会
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  • [Presentation] Multi-scale Convolutionを用いた深層学習によるインパルス性雑音除去に関する研究2018

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      天利安志,宮崎敬,村上舜,越村勇介,山本博章
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      電子情報通信学会
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  • [Presentation] エッジ情報に基づく可変しきい値を用いた雑音検出式フィルタの実画像対する性能評価2018

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      横山靖樹,宮崎 敬,山本博章
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      2017年度信州大学実験・実習技術研究会
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  • [Presentation] インパルス性雑音を除去する雑音検出型フィルタの限界的な性能についての実験的検討2018

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      横山靖樹,宮崎 敬,曽根光男,山本博章
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      情報処理学会第80回全国大会
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  • [Presentation] 多方向スイッチングメディアンフィルタ法のGPUを用いた並列処理法2017

    • Author(s)
      越村勇介,宮崎 敬,天利安志,横山靖樹,山本博章
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      宮崎 敬,天利安志,越村勇介,横山靖樹,山本博章
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      計測自動制御学会中部支部シンポジウム2017
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  • [Presentation] Application of Deep Learning to removing impulse noises in images2017

    • Author(s)
      ・Yasushi Amari, Takashi Miyazaki, Yusuke Koshimura, Yokoyama Yasuki, Yamamoto Hiroaki
    • Organizer
      The Shin-EtsuChapter of The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEEE Shin-etsu Section
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  • [Presentation] GPUを用いたインパルス性雑音除去のための高速な並列処理方法2017

    • Author(s)
      宮崎敬,越村勇介,天利安志,横山靖樹,山本博章
    • Organizer
      平成29年度電子情報通信学会信越支部大会
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  • [Presentation] 多方向SMFのしきい値自動調整のための雑音分布を考慮したL1ノルムの活用の検討2016

    • Author(s)
      宮嵜敬,横山靖樹,越村勇介,天利安志,山本博章
    • Organizer
      電子情報通信学会信越支部大会IEEE信越支部セッション
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学
    • Year and Date
      2016-10-08
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    • Author(s)
      横山靖樹,天利安志,越村勇介,宮崎敬,山本博章
    • Organizer
      計測自動制御学会中部支部シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      信州大学繊維学部
    • Year and Date
      2016-09-16
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理プログラム、画像処理方法及び画像処理装置2016

    • Inventor(s)
      宮崎 敬,横山靖樹
    • Industrial Property Rights Holder
      宮崎 敬,横山靖樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016
    • Acquisition Date
      2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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