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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

研究課題

研究課題/領域番号 19J14105
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関北海道大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードImage Enhancement
研究開始時の研究の概要

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。

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Real-time tone mapping: a survey and cross-implementation hardware benchmark2021

    • 著者名/発表者名
      Yafei Ou, Prasoon Ambalathankandy, Shinya Takamaeda-Yamazaki, Masato Motomura, Tetsuya Asai, Masayuki Ikebe
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      巻: Early Access 号: 5 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1109/tcsvt.2021.3060143

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An Adaptive Global and Local Tone Mapping Algorithm Implemented on FPGA2020

    • 著者名/発表者名
      Prasoon Ambalathankandy, Masayuki Ikebe, Takashi Yoshida, Takeshi Shimada, Shinya Takamaeda-Yamazaki, Masato Motomura, and Tetsuya Asai
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      巻: 30 号: 9 ページ: 3015-3028

    • DOI

      10.1109/tcsvt.2019.2931510

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Radiography Contrast Enhancement: Smoothed LHE Filter a Practical Solution for Digital X-Rays with Mach Band2019

    • 著者名/発表者名
      Ambalathankandy, Prasoon, Yafei Ou, Jyotsna Kochiyil, Shinya Takamaeda, Masato Motomura, Tetsuya Asai, and Masayuki Ikebe.
    • 学会等名
      2019 Digital Image Computing: Techniques and Applications (DICTA)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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