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Development of an acceleration framework for image processing using architectures with tensor processing

Research Project

Project/Area Number 19K24368
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 1002:Human informatics, applied informatics and related fields
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

Maeda Yoshihiro  東京理科大学, 工学部電気工学科, 助教 (80843375)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords画像処理 / 行列演算機構 / GPU / FIRフィルタリング / 計算機アーキテクチャ / 高能率計算 / ハードウェアアクセラレーション / 行列演算 / 高速化
Outline of Research at the Start

画像処理分野は,撮像素子の微細化やスマートフォンの普及に伴い,今まで以上に高速化が求められている.また,新たな計算機アーキテクチャのパラダイムとして,行列演算機構が登場している.そして,現在のポストムーア時代においては,行列演算機構を有効的に利用することが求められている.本研究は,画像処理における行列演算機構の有効な活用方法を,画像処理アルゴリズムと計算機アーキテクチャの双方の観点より明らかにするものである.そして,その成果の総括としてフレームワークを構築し,体系化を行う.

Outline of Final Research Achievements

We investigated how to effectively utilize matrix arithmetic instructions, which can realize fast matrix sum-of-products operations, in image processing algorithms. In this study, we studied image filtering algorithms, which is a fundamental process in image processing, suitable for matrix arithmetic instructions. The results of this study showed that the matrix operation instructions could be accelerated image filtering algorithms.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は,行列の積和演算を高速に計算可能な行列演算機構を画像処理にも応用する方法を明らかにするものである.行列演算機構は,深層学習に特化した専用演算器であったが,本研究により,様々な処理においても行列演算機構が有効に活用できることを示した.これにより,行列演算機構の多種多様な用途での活用が期待される.

Report

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

    (22 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] Gaussian Fourier Pyramid for Local Laplacian Filter2022

    • Author(s)
      Yuto Sumiya, Tomoki Otsuka, Yoshihiro Maeda, and Norishige Fukushima
    • Journal Title

      IEEE Signal Processing Letters

      Volume: 29 Pages: 11-15

    • DOI

      10.1109/lsp.2021.3121198

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] バイラテラルフィルタの近似誤差のJust-Noticeable Difference2022

    • Author(s)
      大石創,前田慶博,福嶋慶繁
    • Organizer
      電子情報通信学会画像工学研究会(IE)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ガウス分布重み計算の近似によるバイラテラルフィルタの高速化2022

    • Author(s)
      小島史也,前田慶博,福嶋慶繁
    • Organizer
      電子情報通信学会画像工学研究会(IE)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Color Transformation for Compressive Computing in Image Filtering2021

    • Author(s)
      Yoshihiro Maeda, Norishige Fukushima, and Takayuki Hamamoto
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Accelerating Finite Impulse Response Filtering Using Tensor Cores2021

    • Author(s)
      Takumi Kondo, Yoshihiro Maeda, and Norishige Fukushima
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガウシアンフーリエピラミッド~ローカルラプラシアンフィルタの高速化~2021

    • Author(s)
      角谷勇仁,大塚友貴,前田慶博,福嶋慶繁
    • Organizer
      電子情報通信学会画像工学研究会(IE)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Tensor CoreによるFIRフィルタの高速化2021

    • Author(s)
      近藤拓海,前田慶博,福嶋慶繁
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] バイラテラルフィルタのガウス分布重み計算の近似高速化2021

    • Author(s)
      小島史也,福嶋慶繁,前田慶博
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] フーリエ級数展開を用いたLocal Laplacian Filterの高速化及びParameter-adaptive拡張2021

    • Author(s)
      角谷勇仁,大塚友貴,前田慶博,福嶋慶繁
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ローカルパッチ特徴の高速次元圧縮2021

    • Author(s)
      福嶋慶繁,前田慶博
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 行列演算機構を用いた積分画像生成の高速化の検討2021

    • Author(s)
      八木伸二, 前田慶博, 浜本隆之
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] フーリエ級数展開によるローカルラプラシアンフィルタの高速化2020

    • Author(s)
      角谷勇仁, 大塚友貴,前田慶博, 福嶋慶繁
    • Organizer
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 定数時間アルゴリズムによるローカルラプラシアンフィルタの高速化2020

    • Author(s)
      角谷勇仁, 大塚友貴,前田慶博, 福嶋慶繁
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Optimization of Sliding-DCT based Gaussian Filtering for Hardware Accelerator2020

    • Author(s)
      T. Otsuka, N. Fukushima,Y. Maeda, K. Sugimoto, S. Kamata
    • Organizer
      International Conference on Visual Communications and Image Processing (VCIP)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Operator overloading for cv::UMat converted to equivalent function calls at compile time2020

    • Author(s)
      Y. Kameda, Y. Maeda, and T. Hamamoto
    • Organizer
      International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fast Local LUT Upsampling2020

    • Author(s)
      H. Tajima, T. Tsubokawa, Y. Maeda, and N. Fukushima
    • Organizer
      International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Constant-Time Gaussian Filtering for Acceleration of Structure Similarity2020

    • Author(s)
      T. Sasaki, N. Fukushima, Y. Maeda, K. Sugimoto, and S. Kamata
    • Organizer
      International Conference on Image Processing and Robot (ICIPRoB)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 周辺人物の動きの一貫性を考慮した歩行者経路の予測2020

    • Author(s)
      堀内慧, 前田慶博, 杉村大輔, 浜本隆之
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Accelerating Redundant DCT Filtering For Deblurring and Denoising2019

    • Author(s)
      N. Fukushima, Y. Kawasaki, and Y. Maeda
    • Organizer
      International Conference on Image Processing (ICIP)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vector Addressing For Non-Sequential Sampling In FIR Image Filtering2019

    • Author(s)
      N. Fukushima, T. Tsubokawa, and Y. Maeda
    • Organizer
      International Conference on Image Processing (ICIP)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイラテラルフィルタの数値計算精度2019

    • Author(s)
      福嶋慶繁, 前田慶博
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 乱択フィルタにおけるサンプリングカーネルの最適化2019

    • Author(s)
      坪川哲平, 前田慶博, 福嶋慶繁
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム(PCSJ)/映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-09-03   Modified: 2023-01-30  

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