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Development of high-efficiency calculation method for solving inverse problem and singular value decomposition for each local area in image restoration processing

Research Project

Project/Area Number 18K11351
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

Shirai Keiichiro  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (00447723)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords特異値分解 / 縮退処理 / カラー画像処理 / スパースモデリング / カラーライン特徴 / テンソル分解 / 摂動論 / 高速化 / 画像処理 / 局所領域
Outline of Final Research Achievements

We developed a method for efficiently calculating "small-scale but enormous amount of singular value decomposition" that appears in image signal processing, and presented the results at some domestic workshops and an international journal. This method propagates the result of singular value decomposition at a pixel to the surrounding pixels and uses it in the calculation. When this method is applied to a noise removal method, "ASTV" (Arranged Structure Tensor Total Variation), the execution time is shorten by 95% compared to the naive method without losing numerical accuracy. Additionally, when applied to the "Guided Image Filter" that is used for multipurpose processing, the execution time is shorten by 80%.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

画像信号処理において,特異値分解は,画像中で繰り返されるパターンや,カラー画像の各色間の相関を考慮する際に用いられ,これらの保護や強調を目的とする際に,その計算過程に現れる.2010年から2015年頃に提案された画像処理法において用いられ,処理精度の向上に貢献したが,膨大な計算量,及び,分単位の処理時間を必要とする致命的な欠点があった.本手法を用いることで,その処理時間を大幅に短縮できるようになり,処理時間の面で実用には向かないと判断された手法を再利用できる可能性がある.

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Pixel-wise parallel calculation for depth from focus with adaptive focus measure2022

    • Author(s)
      Yoichi Matsubara, Keiichiro Shirai, Yuya Ito, Kiyoshi Tanaka
    • Journal Title

      Multidimensional Systems and Signal Processing

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 121-142

    • DOI

      10.1007/s11045-021-00794-9

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Efficient pixel-wise SVD required for image processing using the color line feature2021

    • Author(s)
      Keiichiro Shirai, Yuya Ito, Hidetoshi Miyao, Minoru Maruyama
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 9 Pages: 79449-79460

    • DOI

      10.1109/access.2021.3083895

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 画像の局所領域ごとの特異値分解における初期値の伝播法の検討2019

    • Author(s)
      伊藤 勇弥,白井 啓一郎,宮尾 秀俊,丸山 稔
    • Organizer
      電子情報通信学会 信号処理研究専門委員会 信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 画像の画素ごとの特異値分解における初期値伝播法の検討2019

    • Author(s)
      伊藤 勇弥,白井 啓一郎,宮尾 秀俊,丸山 稔
    • Organizer
      電子情報通信学会 信越支部大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 複数の色や成分を扱う画像処理における画素ごとの特異値分解の計算効率化2018

    • Author(s)
      伊藤 勇弥, 白井 啓一郎, 宮尾 秀俊, 丸山 稔
    • Organizer
      電子情報通信学会 信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] カラーライン特徴を用いた画像処理における画素ごとの特異値分解の計算効率化の検討2018

    • Author(s)
      伊藤 勇弥, 白井 啓一郎, 宮尾 秀俊, 丸山 稔
    • Organizer
      電子情報通信学会 信越支部大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 複数の色や成分を扱う画像処理における画素ごとの特異値分解の計算効率化の検討2018

    • Author(s)
      伊藤 勇弥, 白井 啓一郎, 宮尾 秀俊, 丸山 稔
    • Organizer
      電子情報通信学会 回路とシステムワークショップ
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] カラーライン特徴を用いる画像処理のための画素ごとの効率的な特異値分解方法

    • URL

      http://wwell.cs.shinshu-u.ac.jp/~keiichi/projects/pixwisesvd/index_j.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] ポアソン分布に基づく輝度偏差を用いた適用的合焦評価による Depth from Focus 法

    • URL

      http://wwell.cs.shinshu-u.ac.jp/~keiichi/projects/sff/index_j.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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