環境に適応し成長する機能メモリベースＶＬＳＩシステムに関する研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23560400
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 小出 哲士 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 准教授 (30243596)
• キーワード: 特徴量抽出 / 特徴量学習 / サポートベクターマシン（SVM） / 画像処理 / 集積回路 / アーキテクチャ / FPGA / ソフトウェア／ハードウェア協調設計

研究概要

本年度は、画像情報をベースにした特徴量抽出に関しては、これまでに開発している複数のアプリケーション用のアルゴリズムとアーキテクチャを開発し、これらをソフトウェア／ハードウェア協調設計環境への実装を行なった。また、開発している複雑なオブジェクト検出のためのD-SIFTを用いたアルゴリズムをベースにして、高解像度（Full HD）画像のオブジェクトのリアルタイム処理（検出や識別）が可能なアーキテクチャの開発とその実装を推進した。そして、開発した方法の検出精度のトレードオフをソフトウェア・ハードウェア協調設計環境上で評価することにより、アプリケーションに適合したアーキテクチャを決定し、そのFPGA上への実装を行った。検証するアプリケーションとしては、現在行なっているリアルタイム性が要求される車載用の車検出、標識検出、白線検出等への適用を検討しハードウェアアルゴリズムの拡張を行った。また、アダプティブな自動学習アルゴリズムを開発するために、サポートベクターマシン（SVM）による学習アルゴリズムを用いた適応的学習が可能かどうかについて検討を行い、医療用画像の診断支援をアプリケーションの１つとして取り上げ、学習の有効性について議論した。そして、ハードウェア化の際のトレードオフについて検証し、ハードウェア化の最適な方法について考察した。以上により開発したハードウェアアルゴリズム・アーキテクチャをFPGAとPCからなるソフトウェア・ハードウェア協調設計プラットフォーム上に実装し、LSIハードウェア化の際の問題点やアーキテクチャのボトルネックなどを洗い出した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative identification of mucosal gastric cancer under magnifying endoscopy with flexible spectral imaging color enhancement (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Miyaki, S. Yoshida, S. Tanaka, Y. Kominami, Y. Sanomura, T. Matsuo, S. Oka, B. Raytchev, T. Tamaki, T. Koide, K. Kaneda, M. Yoshihara, K. Chayama
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology and Hepatology 巻: Vol. 28 ページ: 841-847
  • DOI: 10.1111/jgh.12149
  • 査読あり
• [学会発表] Hardware Oriented Streaming Scan Architecture for Real-Time Traffic Sign Detection System (2014)
  • 著者名/発表者名: Anh-Tuan Hoang, Masaharu Yamamoto, Tetsushi. Koide
  • 学会等名: 第20回画像センシングシンポジウム(SSII2014)
  • 発表場所: 横浜、日本
  • 年月日: 20140611-20140613
• [学会発表] 速度標識認識における小規模FPGA向けの数字認識アーキテクチャ (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本 真晴，Anh-Tuan Hoang，小出 哲士
  • 学会等名: 第20回画像センシングシンポジウム(SSII2014)
  • 発表場所: 横浜、日本
  • 年月日: 20140611-20140613
• [学会発表] 大腸内視鏡画像診断支援のためのリアルタイム特徴量抽出システムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小出哲士, 三島翼，重見 悟, 杉 幸樹，Anh-Tuan Hoang, 玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 第20回画像センシングシンポジウム(SSII2014)
  • 発表場所: 横浜、日本
  • 年月日: 20140611-20140613
• [学会発表] Support Vector Machineを用いたピラミッド型識別器による大腸内視鏡画像の領域分類 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小出哲士, 重見 悟, 三島翼, 杉 幸樹，Anh-Tuan Hoang，玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 第20回画像センシングシンポジウム(SSII2014)
  • 発表場所: 横浜、日本
  • 年月日: 20140611-20140613
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のための特徴量変換アーキテクチャの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉 幸樹，重見 悟, 三島翼, Anh-Tuan Hoang，小出哲士, 玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 第20回画像センシングシンポジウム(SSII2014)
  • 発表場所: 横浜、日本
  • 年月日: 20140611-20140613
• [学会発表] FPGA Implementation of Feature Extraction for Colorectal Endoscopic Images with NBI Magnification (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Mishima , Satoshi Shigemi, Anh-Tuan Hoang, Tetsushi Koide, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yoko Kominami, Rie Miyaki, Taiji Matsuo, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka
  • 学会等名: The IEEE International Symposium on Circuits and Systems 2014 (ISCAS2014)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20140601-20140605
• [学会発表] Development of feature extraction architecture for computer-aided diagnosis system for colorectal endoscopic images with NBI Magnification (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mishima, S. Shigemi, A.-T. Hoang, T. Koide, 他8名
  • 学会等名: The 15th IEEE Hiroshima Student Symposium
  • 発表場所: Tottori, Japan
  • 年月日: 20131116-17
• [学会発表] Development of type identification architecture for computer-aided diagnosis system for colorectal endoscopic images with NBI Magnification (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Shigemi, T. Mishima, A.-T. Hoang, T. Koide, 他8名
  • 学会等名: The 15th IEEE Hiroshima Student Symposium
  • 発表場所: Tottori, Japan
  • 年月日: 20131116-17
• [学会発表] Pipeline architecture for real-time speed traffic-sign detection on FPGA (2013)
  • 著者名/発表者名: A.-T. Hoang, M. Yamamoto, M. Omori, T. Koide
  • 学会等名: The 15th IEEE Hiroshima Student Symposium
  • 発表場所: Tottori, Japan
  • 年月日: 20131116-17
• [学会発表] Number recognition algorithm using the local feature quantity for real-timne speed traffic-sign recognition (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, A.-T. Hoang, M. Omori, T. Koide
  • 学会等名: The 15th IEEE Hiroshima Student Symposium
  • 発表場所: Tottori, Japan
  • 年月日: 20131116-17
• [学会発表] Pipeline scanning architecture for traffic sign detection with computation (2013)
  • 著者名/発表者名: Anh-Tuan Hoang, Masaharu Yamamoto, Mutsumi Omori and Tetsushi. Koide
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンピュータシステム研究会
  • 発表場所: 広島、日本
  • 年月日: 20131108-20131108
• [学会発表] 局所特徴量を用いたリアルタイム速度標識認識アーキテクチャ (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本 真晴，Anh-Tuan Hoang，大森 睦己，小出 哲士
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンピュータシステム研究会
  • 発表場所: 広島、日本
  • 年月日: 20131108-20131108
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のためのリアルタイム特徴量抽出アーキテクチャ (2013)
  • 著者名/発表者名: 三島 翼，重見 悟，Anh-Tuan Hoang，小出 哲士，玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンピュータシステム研究会
  • 発表場所: 広島、日本
  • 年月日: 20131108-20131108
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のためのリアルタイムタイプ識別アーキテクチャ (2013)
  • 著者名/発表者名: 重見 悟, 三島 翼, Anh-Tuan Hoang，小出 哲士，玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンピュータシステム研究会
  • 発表場所: 広島、日本
  • 年月日: 20131108-20131108
• [学会発表] Compact pipeline hardware architecture for pattern matching on real-time traffic signs detection (2013)
  • 著者名/発表者名: Anh-Tuan Hoang, Mutsumi Omori, Masaharu Yamamoto and Tetsushi Koide
  • 学会等名: The 18th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 20131021-20131022
• [学会発表] Speed traffic-sign recognition algorithm for real-time driving assistant system (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Yamamoto, Anh-Tuan Hoang, Mutsumi Omori, Tetsushi Koide
  • 学会等名: The 18th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 20131021-20131022
• [学会発表] High speed approximation feature extraction in cad system for colorectal endoscopic images with nbi magnification (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Mishima, Satoshi Shigemi, Anh-Tuan Hoang, Tetsushi Koide, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yoko Kominami, Rie Miyaki, Taiji Matsuo, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka
  • 学会等名: The 18th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 20131021-20131022
• [学会発表] Customizable hardware architecture of support vector machine in cad system for colorectal endoscopic images with NBI magnification (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Shigemi, Tsubasa Mishima, Anh-Tuan Hoang, Tetsushi Koide, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yoko Kominami, Rie Miyaki, Taiji Matsuo, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka
  • 学会等名: The 18th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 20131021-20131022
• [学会発表] Simple and efficient pipeline architecture for real-time speed traffic-sign detection (2013)
  • 著者名/発表者名: Anh-Tuan Hoang, Masaharu Yamamoto, Mutsumi Omori and Tetsushi Koide
  • 学会等名: 平成25年度（第64回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 岡山、日本
  • 年月日: 20131019-20131019
• [学会発表] 速度標識認識のためのハードウェア向け数字認識アルゴリズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本 真晴，Anh-Tuan Hoang，大森 睦己，小出 哲士
  • 学会等名: 平成25年度（第64回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 岡山、日本
  • 年月日: 20131019-20131019
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のための特徴量抽出部の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三島 翼，重見 悟，Anh-Tuan Hoang，小出 哲士，玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 平成25年度（第64回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 岡山、日本
  • 年月日: 20131019-20131019
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のためのタイプ識別器の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重見 悟, 三島 翼, Anh-Tuan Hoang，小出 哲士，玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: 平成25年度（第64回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 岡山、日本
  • 年月日: 20131019-20131019
• [学会発表] Smoothing Posterior Probabilities with a Particle Filter of Dirichlet Distribution for Stabilizing Colorectal NBI Endoscopy Recognition (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Hirakawa, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Tetsushi Koide, Yoko Kominami, Rie Miyaki, Taiji Matsuo, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka
  • 学会等名: IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2013)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 20130915-20130918
• [学会発表] Labeling Colorectal NBI Zoom-Videoendoscope Image Sequences with MRF and SVM (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Hirakawa, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Tetsushi Koide, Shigeto Yoshida, Yoko Kominami, Taiji Matsuo, Rie Miyaki, Shinji Tanaka
  • 学会等名: The 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC2013)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20130703-20130707
• [学会発表] A simple and effective hardware oriented feature extraction algorithm for colorectal endoscopic images with NBI magnification (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Mishima, Satoshi Shigemi, Anh-Tuan Hoang, Tetsushi Koide, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yoko Kominami, Rie Miyaki, Taiji Matsuo, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka
  • 学会等名: The 28th International Conference on Circuits / Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: Yeosu, Korea
  • 年月日: 20130630-20130703
• [学会発表] An FPGA implementation of support vector machine identifier for colorectal endoscopic images with NBI magnification (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Shigemi, Yoshimasa Sakashita, Tsubasa Mishima, Anh-Tuan Hoang, Tetsushi Koide, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yoko Kominami, Rie Miyaki, Taiji Matsuo, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka
  • 学会等名: The 28th International Conference on Circuits / Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: Yeosu, Korea
  • 年月日: 20130630-20130703
• [学会発表] Usefulness of magnifying endoscopy with Blue LASER Imaging for diagnosis of early gastric cancer (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Miyaki, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka, Yoko Kominami, Yoji Sanomura, Taiji Matsuo, Shiro Oka, Tsubasa Hirakawa,Bisser Raytchev, Toru Tamaki, Tsubasa Mishima, Satoshi Shigemi, Tetsushi Koide, Kazufumi Kaneda, Masaharu Yoshihara, Kazuaki Chayama
  • 学会等名: American Society for Gastrointestinal Endoscopy (ASGE) 2013
  • 発表場所: Orlando, U.S.A.
  • 年月日: 20130518-20130521
• [学会発表] Quantitative analysis of NBI magnifying colonoscopy images based on Bag-of-Features for diagnosis of colorectal tumors (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kominami, Shigeto Yoshida, Shinji Tanaka, Rie Miyaki, Yoji Sanomura, Taiji Matsuo, Hiroyuki Kanao, Shiro Oka, Tsubasa Hirakawa, Tsubasa Mishima, Satoshi Shigemi, Bisser Raytchev, Toru Tamaki, Tetsusi Koide, Kazuhumi Kaneda, Kazuaki Chayama
  • 学会等名: American Society for Gastrointestinal Endoscopy (ASGE) 2013
  • 発表場所: Orlando, U.S.A.
  • 年月日: 20130518-20130521
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のための特徴量抽出ハードウェアの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三島 翼，重見 悟，Anh-Tuan Hoang，小出 哲士，玉木 徹，Bisser Raytchev，金田 和文，小南 陽子，宮木 理恵，松尾 泰治，吉田 成人，田中 信治
  • 学会等名: LSIとシステムのワークショップ 2013
  • 発表場所: 北九州、日本
  • 年月日: 20130513-20130515
• [学会発表] 大腸NBI拡大内視鏡画像診断支援のためのタイプ識別ハードウェアの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重見悟, 三島翼, Hoang Anh-Tuan, 小出哲士, 玉木徹, Bisser Raytchev, 金田和文, 小南陽子, 宮木理恵, 松尾泰治, 吉田成人, 田中信治
  • 学会等名: LSIとシステムのワークショップ 2013
  • 発表場所: 北九州、日本
  • 年月日: 20130513-20130515
• [備考] ナノデバイス・バイオ融合科学研究所 研究所ニュース
  • URL: http://www.rnbs.hiroshima-u.ac.jp/papconf/institutenews.html
• [備考] ナノデバイス・バイオ融合科学研究所 研究所年報
  • URL: http://www.rnbs.hiroshima-u.ac.jp/papconf/arr.html
• [備考] ナノデバイス・バイオ融合科学研究所 研究所受賞
  • URL: http://www.rnbs.hiroshima-u.ac.jp/award/award25.html
• [備考] ナノデバイス・バイオ融合科学研究所 小出哲士研究内容
  • URL: http://www.rnbs.hiroshima-u.ac.jp/koide/
• [産業財産権] 内視鏡画像診断支援システム (2014)
  • 発明者名: 小出 哲士, 三島 翼, 重見 悟, ホアン 他
  • 権利者名: 小出 哲士, 三島 翼, 重見 悟, ホアン 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-022425
  • 出願年月日: 2014-02-07
• [産業財産権] Digital Manhattan 距離連想メモリ (2013)
  • 発明者名: マタウシュ, 小出哲士, 佐々木静龍，赤澤智信
  • 権利者名: マタウシュ, 小出哲士, 佐々木静龍，赤澤智信
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2013/060326
  • 出願年月日: 2013-04-04
  • 外国
• [産業財産権] シンボル認識装置 (2013)
  • 発明者名: 小出哲士, ホアンアイントゥワン, 山本真晴, 三島翼
  • 権利者名: 小出哲士, ホアンアイントゥワン, 山本真晴, 三島翼
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-203715
  • 出願年月日: 2013-09-30
• [産業財産権] シンボル認識装置および車両用標識認識装置 (2013)
  • 発明者名: 小出哲士, ホアンアイントゥワン, 山本真晴, 三島翼
  • 権利者名: 小出哲士, ホアンアイントゥワン, 山本真晴, 三島翼
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-216403
  • 出願年月日: 2013-10-17