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2015 年度 実施状況報告書

CPU・GPU・ASIC同時開発のためのモデルベース画像処理設計ツールの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K00077
研究機関神戸大学

研究代表者

黒木 修隆  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90273763)

研究分担者 沼 昌宏  神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60188787)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード画像処理 / CAD / FPGA / GPU / 超解像
研究実績の概要

近年はスマートフォン、ディジタルカメラ、監視カメラ等の普及により、写真や画像を加工するアプリケーションの開発競争が激化している。本プロジェクトは平成27年度~平成29年度の3年間で、画像処理ソフトウェアおよびハードウェアの統合開発環境を構築することを目標としている。これにより、短期間で様々な環境(CPU・GPU・ASIC)に画像処理機能を搭載することが期待できる。
初年度(平成27年度)は、既に開発済みのモデルベース設計ツールである“Image Processing Builder”において、世界的に普及している画像処理ライブラリである“OpenCV”に互換のデータ構造を採用し、その内部構造を再構築することを目標とした。なお、“Image Processing Builder”はホームページ(http://cas.eedept.kobe-u.ac.jp/WelcomeES1/IPBuilder/index.html)上で一般公開している。現在のところ、ソフトウェア(CPU)および一部のハードウェア(FPGA)の開発のみが可能となっているが、今後はGPUによる開発環境の公開に向けてプロジェクトを進めて行く。
テスト用の画像処理アプリケーションとして、“人工知能型の超解像”、“コンクリート表面検査システム”、“自動監視カメラシステム”、“医用診断機器OCTのノイズ除去システム”等を想定しており、ソフトウェア・シミュレーションによって動作確認を行った。上記の研究成果は学術論文、国際会議、国内会議等で発表している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度(平成27年度)はC++の統合開発環境としてMicrosoft社の“Visual C++/CLI”を採用する予定であったが、近年はPCやスマートフォン等のマルチOSに対応したコンパイラが次々に登場し、上記のコンパイラが開発効率の面で必ずしも最適とは言えない状況になった。そこで、将来を見据えて当初の計画を変更し、最新の“Visual C#”を採用することになった。これにより数ヶ月の遅れが発生している。
なお、GPU開発のための環境整備は予定通り進んでいる。

今後の研究の推進方策

本プロジェクトは計画通り2年後に“CPU・FPGA・GPUの同時開発が可能なモデルベース設計ツール”の完成を目指す。初年度は将来の開発効率を考慮して設計環境を変更したことにより、若干の遅れが発生したが、プロジェクト全体への影響は少ないと考える。次年度(平成28年度)はモデルベース設計ツールのインターフェース部の完成を急ぐと共に、予定通り“Cコード自動生成エンジン”の構築を目指す。
なお、上記の成果は各種学会・論文等で報告すると共に、ホームページ(http://cas.eedept.kobe-u.ac.jp/WelcomeES1/IPBuilder/index.html)上に随時公開することにより、社会に貢献する。

次年度使用額が生じた理由

当年度の残額は通常の価格変動による誤差程度(全体予算の1.6%程度)であり、備品を購入できる金額ではない。そのため、次年度に使用を持ち越した。本プロジェクトの支出計画に大きな変更はない。

次年度使用額の使用計画

平成28年度への繰越額は通常の価格変動による誤差程度(全体予算の1.6%程度)であり、本プロジェクトの支出計画に大きな変更はない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 4並列の畳み込みニューラルネットワークを用いた超解像2016

    • 著者名/発表者名
      大谷真也, 加藤 裕, 黒木修隆, 廣瀬哲也, 沼 昌宏
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: J99-D ページ: 588-593

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A fully on-chip 3-terminal switched-capacitor DC-DC converter for low- voltage CMOS LSIs2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kojima, T. Hirose, K. Tsubaki, T. Ozaki, H. Asano, N. Kuroki, M. Numa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: vol. 55, no. 4S ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 32-kHz real-time clock oscillator with on-chip PVT variation compensation circuit for ultra-low power MCUs2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tsubaki, T. Hirose, N. Kuroki, and M. Numa
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: vol. 98-C, no. 5 ページ: 446-453

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An energy-efficient 24T flip-flop consisting of standard CMOS gates for ultra-low power digital VLSIs2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shizuku, T. Hirose, N. Kuroki, M. Numa, M. Okada
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer

      巻: vol. E98-A, no. 12 ページ: 2600-2606

    • 査読あり
  • [学会発表] Image Super-Resolution with Multi-Channel Convolutional Neural Networks2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Kato, Shinya Ohtani, Nobutaka Kuroki, Tetsuya Hirose, and Masahiro Numa
    • 学会等名
      the 14th IEEE International NEWCAS Conference
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-06-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise reduction for medical tomographic images based on locally weighted averaging2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kato, N. Kuroki, T. Hirose, and M. Numa
    • 学会等名
      2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2016)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Three dimensional NL-Means method for denoising continuous shooting photography2016

    • 著者名/発表者名
      H. Kobori, N. Kuroki, T. Hirose, and M. Numa
    • 学会等名
      2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2016)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous behavior detection in videos based on deformable part models2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sugimoto, N. Kuroki, T. Hirose, and M. Numa
    • 学会等名
      2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2016)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Crack extraction from noisy images with fractal dimension analysis2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hanaki, N. Kuroki, T. Hirose, and M. Numa
    • 学会等名
      2016 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP 2016)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] A fully-integrated, high-conversion-ratio and dual-output voltage boost converter with MPPT for low-voltage energy harvesting2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ozaki, T. Hirose, H. Asano, N. Kuroki, and M. Numa
    • 学会等名
      2015 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference 2015 (A-SSCC 2015)
    • 発表場所
      Xiamen, China
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-11
    • 国際学会
  • [学会発表] A fully on-chip switched-capacitor DC-DC power converter with startup/fail-safe circuit2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kojima, T. Hirose, K. Tsubaki, T. Ozaki, H. Asano, N. Kuroki, and M. Numa
    • 学会等名
      the 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2015)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center (Japan, Sapporo)
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-09-30
    • 国際学会
  • [学会発表] A wireless power transfer system for small-sized sensor applications2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Akihara, T. Hirose, Y. Tanaka, N. Kuroki, M. Numa, and M. Hashimoto
    • 学会等名
      the 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2015)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center (Japan, Sapporo)
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-09-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己学習型超解像に適用するK-meansクラスタリング処理のハードウェアによる実現2015

    • 著者名/発表者名
      村田大智,切山亜弓,雫 譲,廣瀬哲也,黒木修隆,沼 昌宏
    • 学会等名
      第14回情報科学技術フォーラム(FIT2015)
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] Dedormable Part Modelsによる映像中の異常行動検出2015

    • 著者名/発表者名
      杉本 有,黒木修隆,廣瀬哲也,沼 昌宏
    • 学会等名
      第14回情報科学技術フォーラム(FIT2015)
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 事前教師あり学習を適用したNetwork in Networkによる画像認識の高精度化2015

    • 著者名/発表者名
      古井秀弥,廣瀬哲也,黒木修隆,沼 昌宏
    • 学会等名
      第14回情報科学技術フォーラム(FIT2015)
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 局所的加重平均を用いた医用断層画像のノイズ除去手法2015

    • 著者名/発表者名
      加藤 裕,黒木修隆,廣瀬哲也,沼 昌宏
    • 学会等名
      第14回情報科学技術フォーラム(FIT2015)
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 連写画像におけるノイズ除去のための三次元NL-Means法2015

    • 著者名/発表者名
      小堀寛和,黒木修隆,廣瀬哲也,沼 昌宏
    • 学会等名
      第14回情報科学技術フォーラム(FIT2015)
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県・松山市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] A 0.19-V minimum input low energy level shifter for extremely low-voltage VLSIs2015

    • 著者名/発表者名
      R. Matsuzuka, T. Hirose, Y. Shizuku, N. Kuroki, and M. Numa
    • 学会等名
      International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS)
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-27
    • 国際学会
  • [備考] 画像処理ハードウェアの合成

    • URL

      http://cas.eedept.kobe-u.ac.jp/WelcomeES1/IPBuilder/Hardware/index.html

  • [備考] 画像処理設計ツール Image Processing Builder

    • URL

      http://cas.eedept.kobe-u.ac.jp/WelcomeES1/IPBuilder/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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