パターンデータを直接回路化することによる高速物体追跡・認識装置

• Project/Area Number: 14655145
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: System engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 安永 守利 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (80272178)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: パターン / 追跡 / 認識 / FPGA / 入出力 / CCDカメラ / サーボ / 画像認識 / ニューラルネットワーク / パターンデータ / フレームレート / メモリ / ADコンバータ / 画像処理 / Parzen Window / 主成分分析

Research Abstract

昨年度までの研究推進により,パターンデータ直接回路化によるパターン認識装置のプロトタイプを完成した.これをベースに以下の開発を行った.
1)パターン認識装置のプロトタイプに対して,データの入出力を柔軟に行なえるMeta-I/O機構を付加した.具体的には,FPGAを入出力回路の実装用に用い,入出力仕様にあったI/O回路を常に実現できる機構を実現した.また,接続される入出力機器の方にFPGA上に実装される回路構成データを保持しておく機構も試作した.このような再構成可能な入出力機構により,従来の入出力仕様(例えは,Ethernet, USB, SCSI)に対してコンパクトなハードウェアサイズで効率的な対応が可能となる.さらに,新たな入出力機構に対してソフトウェアだけでなくハードウェア(回路)も適応的に実装することができ,柔軟な対応が可能となる.最終年度である本年度では,この入出力機構を完成し,これをパターン認識装置のプロトタイプに付加することで全体を完成した.
2)物体追跡用のカメラシステムを試作した.具体的には,色情報などをもとに,対象の画面上の位置情報から対象物体を検出しこれに追従するカメラシステム(CCDカメラとサーボモータ,および,検出装置から構成される)を試作した.本カメラシステムと上述したパターン認識装置を組み合わせることで,高速物体追跡の基本性能を実現することができた.
3)昨年度までに試作したパターンデータの直接回路化システムに上記の高速入出力機構と物体追跡用カメラを接続することで,本研究の提案(パターンデータの直接回路化)がシステムプロトタイプとして完成した.今後は,本システムの実世界における本格的な適用を検討する.

Research Products

• [Journal Article] ニューロハードウェアを用いた高速画像追跡・認識システムの試作 (2004)
  • Author(s): 安永守利, 相部範之, 山本頼寿
  • Journal Title: 電子情報 通信学会機能集積情報システム研究会研究会技報 FIIS04-149 Pages: 1-6
• [Journal Article] Performance Evaluation System for Probabilistic Neural Network Hardware (2004)
  • Author(s): Noriyuki Aibe, Ryosuke Mizuno, Masanori Nakamura, Moritoshi Yasunaga, Ikuo Yoshihara
  • Journal Title: Artificial Life and Robotics Vol.8, No.2 Pages: 208-213
• [Publications] 安永守利, 相部範之, 吉原郁夫: "FPGAを用いて画像データを直接回路化した画像認識処理-ナノ秒オーダ認識処理の実現-"Proc.第10回 FPGA/PLD Design Conference, Electronic Design and Solution Fair 2003. 123-130 (2003)
• [Publications] Ryosuke Mizuno, Noriuki Aibe, Moritoshi Yasunaga, Ikuo Yoshihara: "Reconfigurable Architecture for Probabilistic Neural Network System"Proc.IEEE Int'l Conf.Field-Programmable Technology(ICFPT)2003. 367-370 (2003)
• [Publications] Noriuki Aibe, Moritoshi Yasunaga: "Reconfigurable Parallel Comparation Architecture and Its Application to IP Packet Filter"Proc.IEEE Int'l Conf.Field-Programmable Technology(ICFPT) 2003. 363-366 (2003)
• [Publications] 安永守利, 吉原郁夫: "セグメント分割配線によるギガヘルツ信号伝送の高品質化"電子情報通信学会研究会技報. DC2003-68. 205-210 (2003)
• [Publications] 相部範之, 安永守利: "確率的ニューラルネットワーク計算の並列高速化アーキテクチャとその画像認識システムへの適用"情報処理学会論文誌. Vol.43,No.SIG6(HPS5). 206-208 (2002)
• [Publications] N.Aibe, M.Yasunaga, I.Yoshihara, Jung H.Kim: "A Probabilistic Neural Network Hardware System Using A Learning-Parameter Parallel Architecture"Prcc. IEEE Int'l Joint Conf. on Neural Networks (The 2002 IEEE World Congress on Computational Intelligence). (CD-ROM). (2002)
• [Publications] N.Aibe, R.Mizuno, M.Nakamura, M.Yasunaga, I.Yoshihara: "Performance Evaluation System for Probabilistic Neural Network Hardware"Proc. Int'l. Symposium on Artificial Life and Robotics 2003. 475-478 (2003)
• [Publications] 安永守利, 吉原郁夫: "パターン認識用進化型ハードウェアシステムの開発-ソナースペクトル信号認識を対象として-"電子情報通信学会論文誌. Vol.J86-D1,No.1. 1-13 (2003)