2019 Fiscal Year Annual Research Report
深層畳み込みニューラルネットと有用画像処理における共有演算能力の相互変換手法
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18H03213
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
池辺 将之 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (20374613)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高前田 伸也 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (60738897)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 深層畳み込みニューラルネットワー / 有用画像処理 / 局所適応型輝度補正技術 / FPGA実装 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DCNN⇔位相相関限定法の関連において、医療用画像を主体に解析を行った。DCNN（カスコード型U-netを使用）では、回転・シフト・変形にまで対応するマップを作成できるが、もう一段階のマップ理解のネットが必要であることがわかった。位相相関限定法では、シフト量を直接数値化し、回転・変形量を雑音量として出力できることがわかった。
また、本研究で研究沿進めてきた局所輝度補正手法において、主・客観評価を行ったところ、本手法が人間の錯視を模倣すること、これに局所領域を大きさが関係し、他手法では大きな局所領域で画像破たんするが、本手法では自然な画像出力を保つことを示した。また、放射線科医による評価で、本手法の少ないパラメータによる制御が極めて有効であると示された。
局所輝度補正用DCNNと相互変換する場合、大サイズの領域指定を実現するため初期層において5層以上のレイヤーを消費することがわかり、初期層のDCNN入れ替えは適さないことがわかった。低解像度化した画像に対するDCNNを並列に配置し、空間物体の識別と本手法の輝度補正関数におけるローカル関数用の空間制御とグローバル制御パラメータを操作することが適当との判断を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
位相相関限定法とDCNNの役割分担、計算量およびネットサイズが明確化された。また、輝度補正技術において、人間の錯視とカーネルサイズの関係、そして放射線科医による画像処理の効果の検証が順調に進んだ。錯視は、空間フィルタよりも、空間輝度統計量に基づく処理が適当である。DCNNで輝度統計量を扱う場合、複数の1x1レイヤー処理を広範囲に行う必要がある。局所輝度補正用DCNNと相互変換する場合、大サイズの領域指定を実現するため初期層において5層以上のレイヤーを消費することがわかり、初期層のDCNN入れ替えは適さないことがわかった。低解像度化した画像に対するDCNNを並列に配置し、空間物体の識別と本手法の輝度補正関数におけるローカル関数用の空間制御とグローバル制御パラメータを操作することが適当との判断を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
センサ融合処理システムへの相互変換の適用と実装（池辺，高前田，D，M）
目標は、高ダイナミックレンジ（医療・監視）/マルチスペクトル（農業・ドローン）/ 高速撮像（工業・ロボット）センサとの融合を考える。DCNNの前段部の機能を相互変換し低メモリかつ低電力な処理モジュールへの置きかえを徹底的に検証する（各層レベルの切り分け，解像度，メモリ，面積と電力効率）。また、高解像度高効率と低解像度演算効率優先型DCNNとの融合処理を試みる。前者を少ないパラメータで表現し、後者でそれを制御する機構である。
640×480（VGA）解像度・実時間処理を最終目標に，システム最適化を導く手法を解明する。※システム実装の達成が難しい場合は，モジュール単位の実装と変換検証までを最優先する。
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[Journal Article] Dither NN: hardware/algorithm co-design for accurate quantized neural networks2019
Author(s)
Ando K., Ueyoshi K., Oba Y., Hirose K., Uematsu R., Kudo T., Ikebe M., Asai T., Takamaeda-Yamazaki S., and Motomura M.,
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Journal Title
IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems
Volume: E102
Pages: 2341-2353
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Radiography Contrast Enhancement: Smoothed LHE Filter a Practical Solution for Digital X-Rays with Mach Band2019
Author(s)
Ambalathankandy, P., Ou, Y., Kochiyil, J., Takamaeda, S., Motomura, M., Asai, T., and Ikebe, M.
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Journal Title
2019 Digital Image Computing: Techniques and Applications (DICTA)
Volume: 1
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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