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行列演算機構を有するアーキテクチャによる画像処理高速化フレームワークの構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K24368
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1002:人間情報学、応用情報学およびその関連分野
研究機関東京理科大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード画像処理 / 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
研究開始時の研究の概要

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.

研究成果の概要

本研究では,行列の積和演算を高速に実現可能な行列演算機構を,画像処理アルゴリズムにおいて有効に活用する方法について検討を行った.具体的には,画像処理における基本的な処理であるフィルタリングを対象に,行列演算機構に適した画像処理アルゴリズムの検討を行った.検討の結果,行列演算機構を用いることで,画像処理アルゴリズムの高速化を実現できることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

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.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Gaussian Fourier Pyramid for Local Laplacian Filter2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Sumiya, Tomoki Otsuka, Yoshihiro Maeda, and Norishige Fukushima
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 29 ページ: 11-15

    • DOI

      10.1109/lsp.2021.3121198

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バイラテラルフィルタの近似誤差のJust-Noticeable Difference2022

    • 著者名/発表者名
      大石創,前田慶博,福嶋慶繁
    • 学会等名
      電子情報通信学会画像工学研究会(IE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      小島史也,前田慶博,福嶋慶繁
    • 学会等名
      電子情報通信学会画像工学研究会(IE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Color Transformation for Compressive Computing in Image Filtering2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Maeda, Norishige Fukushima, and Takayuki Hamamoto
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accelerating Finite Impulse Response Filtering Using Tensor Cores2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kondo, Yoshihiro Maeda, and Norishige Fukushima
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      角谷勇仁,大塚友貴,前田慶博,福嶋慶繁
    • 学会等名
      電子情報通信学会画像工学研究会(IE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Tensor CoreによるFIRフィルタの高速化2021

    • 著者名/発表者名
      近藤拓海,前田慶博,福嶋慶繁
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      小島史也,福嶋慶繁,前田慶博
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      角谷勇仁,大塚友貴,前田慶博,福嶋慶繁
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ローカルパッチ特徴の高速次元圧縮2021

    • 著者名/発表者名
      福嶋慶繁,前田慶博
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 行列演算機構を用いた積分画像生成の高速化の検討2021

    • 著者名/発表者名
      八木伸二, 前田慶博, 浜本隆之
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      角谷勇仁, 大塚友貴,前田慶博, 福嶋慶繁
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      角谷勇仁, 大塚友貴,前田慶博, 福嶋慶繁
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimization of Sliding-DCT based Gaussian Filtering for Hardware Accelerator2020

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuka, N. Fukushima,Y. Maeda, K. Sugimoto, S. Kamata
    • 学会等名
      International Conference on Visual Communications and Image Processing (VCIP)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Operator overloading for cv::UMat converted to equivalent function calls at compile time2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kameda, Y. Maeda, and T. Hamamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Local LUT Upsampling2020

    • 著者名/発表者名
      H. Tajima, T. Tsubokawa, Y. Maeda, and N. Fukushima
    • 学会等名
      International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constant-Time Gaussian Filtering for Acceleration of Structure Similarity2020

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, N. Fukushima, Y. Maeda, K. Sugimoto, and S. Kamata
    • 学会等名
      International Conference on Image Processing and Robot (ICIPRoB)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      堀内慧, 前田慶博, 杉村大輔, 浜本隆之
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Accelerating Redundant DCT Filtering For Deblurring and Denoising2019

    • 著者名/発表者名
      N. Fukushima, Y. Kawasaki, and Y. Maeda
    • 学会等名
      International Conference on Image Processing (ICIP)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vector Addressing For Non-Sequential Sampling In FIR Image Filtering2019

    • 著者名/発表者名
      N. Fukushima, T. Tsubokawa, and Y. Maeda
    • 学会等名
      International Conference on Image Processing (ICIP)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バイラテラルフィルタの数値計算精度2019

    • 著者名/発表者名
      福嶋慶繁, 前田慶博
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      坪川哲平, 前田慶博, 福嶋慶繁
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-09-03   更新日: 2023-01-30  

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