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Fast Vector Quantization using Ensemble learning and its application

Research Project

Project/Area Number 19500195
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Sensitivity informatics/Soft computing
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

MIYAJIMA Hiromi  Kagoshima University, 工学部, 教授 (60132669)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SHIGEI Noritaka  鹿児島大学, 工学部, 准教授 (90294363)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsベクトル量子化 / アンサンブル学習 / ソフトコンピューティング / バギング法 / データ圧縮 / FPGA / アンサンブル学 / アルゴリズム
Research Abstract

本研究は画像圧縮、音声処理、データマイニングのような応用への基礎となるデータ圧縮技術の実現方法として、高速なベクトル量子化法の開発とそのFPGA上での実装を目指したものであり、以下のような成果が得られた。
1) アンサンブル学習(バギング、フイルタ,アダブースト)をベクトル量子化に応用した。その結果、数値シミュレーションによりフイルタ、アダブースト、バギングの順に能力の向上がみられ、いずれの場合もパラメータ数を数倍として、5倍程度の速度向上、2倍以上の精度向上が実現できた。
2) アンサンブル学習をファジィシステムに応用することにより、同様の能力向上が実現できた。さらに、並列化モデルを提案し数倍の高速化を実現した。
3) FPGAを用いたディジタル回路でベクトル量子化法を構成し、ソフトウエアより5倍程度の高速化を実現した。
4) ファジィシステムのディジタル回路化を目指し、除算を用いない回路を提案し、面積を1/3、動作速度を4倍程度の回路を実現した。この結果はまた、アンサンブル学習により精度が保証される。
以上、ベクトル量子化やファジィシステムへのアンサンブル学習を導入し、高速化と精度向上を与えるアルゴリズムを提案し、その有効性を示した。また、ディジタル回路化を目的としてFPGAを用いて回路設計を行い、さらなる能力向上を実現した。本研究を通して、ベクトル量子化へのアンサンブル学習導入の有効性が明らかとなり、FPGAによるディジタル回路設計によるさらなる高速化が実現できることが明らかとなった。

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 17 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] A Proposal of Fuzzy Inference Model Composed of Small-Number-of-INPUT Rule Modules2009

    • Author(s)
      N.Shigei, H.Miyajima, S. Nagamine
    • Journal Title

      Proc. of Int. symposium on Neural Networks 5552

      Pages: 118-125

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      M. Maeda, K. Suzaki, N. Shigei, H. Miyajima
    • Journal Title

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      Pages: 232-246

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  • [Journal Article] Properties of creation and reduction according to the equinumber principle for adaptive vector quantisation2008

    • Author(s)
      M.Maeda, K.Suzaki, N.Shigei, H. Miyajima
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      Int. J. Automation and Control Vol.2, Nos.2/3

      Pages: 232-246

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    • Author(s)
      N.Shigei, H.Miyajima, S. Hashiguchi, M. Maeda, L. Ma
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      Int. Journal of Computer Science and Network Security Vol.8, No.11

      Pages: 54-64

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    • Author(s)
      M. Maeda, N. Shigei, H. Miyajima
    • Journal Title

      IEEJ Trans. On Electrical and Electtronic Engineering Vpl.3, No.4

      Pages: 404-412

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  • [Journal Article] Parallel Fuzzy Reasoning Models with Ensenble Learnng2008

    • Author(s)
      H. Miyajima, N. Shigei, S. Fukumoto, T. Miike
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      5263

      Pages: 521-530

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      Pages: 352-356

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      Pages: 550-553

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      H. Miyajima, N. Shigei, S. Fukumoto
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      Lecture Note Computer Science (LNCS) 5263

      Pages: 521-530

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      H. Miyajima, N. Shigei
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      Int. Symp. on Communication, Control and Signal Processing ISCCSP)

      Pages: 352-356

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      N. Shigei, H. Miyajima,M. Maeda
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      Pages: 1189-1196

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      H. Miyajima, N. Shigei
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      Proc. of Int. Conf. On Fuzzy Systems and Knowle dge Discovery (ICFSKD) Vol.2

      Pages: 85-90

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      椎葉富之, 重井徳貴, 宮島廣美
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      第19回ソフトサイエンス・ワークショップ(SSW09)
    • Place of Presentation
      熊本市
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      三池聡明, 宮島廣美, 重井徳貴
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      情報処理学会火の国情報シンポジウム
    • Place of Presentation
      福岡市(A-2-3)
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      情報処理学会火の国情報シンポジウム
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      福岡市(B-1-2)
    • Year and Date
      2009-03-13
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  • [Presentation] Fuzzy Inference Models for Digital Circuit2008

    • Author(s)
      S. Nagamine, N. Shigei, H. Miyajima
    • Organizer
      ITC-CSCC20028
    • Place of Presentation
      下関メッセ(下関市)
    • Year and Date
      2008-07-03
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      長嶺信也, 宮島廣美, 重井徳貴
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      情報処理学会火の国情報シンポジウム
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      長崎市(C-3-1)
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      2008-03-13
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  • [Presentation] 多重ベクトル量子化による画像圧縮の誤差分布に基づく改善2007

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      重井徳貴, 宮島廣美, 前田道治
    • Organizer
      平成19年度電気関係学会九州支部連合大会
    • Place of Presentation
      宮崎市
    • Year and Date
      2007-09-30
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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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