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有用画像処理と深層ニューラルネットワークの層交換による高機能化

Research Project

Project/Area Number 19J14105
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 60040:Computer system-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Ambalathankandy Prasoon  北海道大学, 情報科学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
KeywordsImage Enhancement
Outline of Research at the Start

本研究では,「深層畳み込みニューラルネットワーク(DCNN)の各層」と「有用な画像処理アルゴリズム」の関係を,物理・数学的に解き明かし,<1>共有する能力の相互変換 <2>現存する処理に新機能を発現 <3>DCNNとのシームレスなI/Fの開拓する。そして高速認識も含む,局所適応型霧かすみ除去システムに対し、より正確な物理モデルを提案し、機械学習と組み合わせながら、大気汚染自体の解析と劣化画像の色・コントラストを正確に復元するアルゴリズムとそのハード化を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究室では、明るい(直射日光)から暗い(日陰)までを含む実世界を撮影するために、ハイダイナミックレンジイメージングについて研究している。このような画像は、カメラやモニターを使って構築したり表示したりするのが難しいにもかかわらず、人間の視覚システムは簡単に再構築することができる。本研究では,このような画像の画素を制御するために,平滑化局所ヒストグラムベース(SLHE)法を開発した。本研究では,局所関数を用いることで,画像の全体的な特性を操作できることを明らかにした。これにより,本アルゴリズムは,同じトーンマッピング空間において,グローバルとローカルなトーンコントロールの両方を実現している。本アルゴリズムは、ユーザーの主観的な調査により、自然な感じで画像を強調し、視覚化できることが証明された。画像の細部を強調する場合、医療用X線まだは錯覚を伴う画像などに応用できる。本研究は、高速化のためにFPGAに実装された。最近では、機械学習に基づく手法が、多くのコンピュータビジョンのタスクを解決するための非常に重要なツールとなっている。本研究において、トーンマッピング演算子をFPGAに実装することで、機械学習を利用して加速すること考えている。提案されたアルゴリズムは、シンプルなパラメータ化された輝度グリッドを得ることができるため、低解像度の機械学習で高解像度処理のパラメータ制御するのに有効である。そのため、ダウンサンプリングと最適な補間を行う低解像度の深層ニューラルネットワークを設計することができ、ハードウェアの効率的な設計が可能になる。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Real-time tone mapping: a survey and cross-implementation hardware benchmark2021

    • Author(s)
      Yafei Ou, Prasoon Ambalathankandy, Shinya Takamaeda-Yamazaki, Masato Motomura, Tetsuya Asai, Masayuki Ikebe
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      Volume: Early Access Issue: 5 Pages: 1-21

    • DOI

      10.1109/tcsvt.2021.3060143

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An Adaptive Global and Local Tone Mapping Algorithm Implemented on FPGA2020

    • Author(s)
      Prasoon Ambalathankandy, Masayuki Ikebe, Takashi Yoshida, Takeshi Shimada, Shinya Takamaeda-Yamazaki, Masato Motomura, and Tetsuya Asai
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      Volume: 30 Issue: 9 Pages: 3015-3028

    • DOI

      10.1109/tcsvt.2019.2931510

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Radiography Contrast Enhancement: Smoothed LHE Filter a Practical Solution for Digital X-Rays with Mach Band2019

    • Author(s)
      Ambalathankandy, Prasoon, Yafei Ou, Jyotsna Kochiyil, Shinya Takamaeda, Masato Motomura, Tetsuya Asai, and Masayuki Ikebe.
    • Organizer
      2019 Digital Image Computing: Techniques and Applications (DICTA)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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