• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実施状況報告書

次世代型超高精細超解像技術の確立およびシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25820158
研究種目

若手研究(B)

研究機関名古屋工業大学

研究代表者

後藤 富朗  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20324478)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードTV正則化法による超解像画像の画質改善 / 事例学習法の性能改善 / GPGPUサーバへの超解像システムの実装
研究概要

(1)TV正則化法の改善については、TV正則化拡大関数の中に、ボケ要素を改善する畳込積分項を設ける手法では、演算時間が非常に大きいことが問題となっている。この解決策として、非線形フィルタを用いた超解像手法を確認中であり、この方法によって、大幅な演算時間の削減とともに、シャープなエッジの立ち上がりを実現することを目指した。その結果、TV正則化法とShockフィルタを用いた手法により、ボケ作用素を用いたTV正則化手法とほぼ同等の画質改善を行うことができ、演算時間を大幅に短縮できることを確認した。
(2)事例学習法の改善については、TV正則化法を用いた事例学習法は大きな性能改善が見込まれるため、それを目指して、LLE法、主成分分析法、クラスタリング法などを適用して実験を試みた。また参照画像の数とパッチサイズの大きさと画質改善の関係を解明することによって最適な事例学習法の解を求めた。その結果、処理時間の短縮には成功したが、処理時間を短縮させればさせる程、画質が劣化してしまうことも確認できた。そのため、事例学習法による画質改善にはあまり期待できないことを確認した。
(3)GPGPUサーバへのシステムの実装については、GPGPUサーバ上にシステムを実装し、ハイビジョン映像に対する処理性能について検証した。その結果、最新のGPGPU(NVIDIA社製Geforce GTX TITAN)において実時間処理が可能であることを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(1)提案したTV正則化法と事例学習法の組み合せによる超解像度画像復元法がどこまでの高性能を有するものなのかを明確にし、他方式との比較を行った。
(2)TV正則化手法の最も優れているとされるアルゴリズム(Chambolleの射影法)を、4方向TVの採用と、時間方向の拡張によって、演算時間を従来法に比べ約1/10に改善した。
(3)事例学習法の種々のアルゴリズムの改良に取り組み、画質改善およびその計算時間を短縮し、TV正則化手法と同じ処理時間となった。
(4)本アルゴリズムを汎用画像処理プロセッサ(GPGPU)上に実装し、ハイビジョン動画像の次世代型超高精細超解像システムを構築した。
以上より、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

(1)TV正則化法の演算時間の改善について、TV正則化法の解法としては、Chambolleの射影法は、この分野では最も優れた方法として確立している。この方式において、まず、2方向のTV項を4方向に拡大し、まず収束速度を2倍にする。次に、アルゴリズムを時間方向に拡大し、約5倍の収束速度の改善をめざす。この結果、全体の収束時間は現在のアルゴリズムの1/10となることが予想される。
(2) 事例学習法の処理速度の改善について、TV正則化法を用いることによって、事例学習法の速度が改善されるということは、本方式によって初めて得られた知見である。この利点を生かすべく、パッチサイズの拡大、参照画像の限定、主成分分析、K-means法によるクラスタリングなどを用いて、可能な限り、事例学習法の処理時間を削減する。最終目標としては、TV正則化アルゴリズムと同時間、すなわちC言語シミュレーションで数秒程度を目指す。
(3) 画質評価法の確立について、超解像度画像に適した客観的画質評価法を確立し、超解像技術の性能評価を行う。
(4) 複数GPGPUサーバによるシステムの構築について、複数GPGPUサーバを用いたシステムの構築を行い、各サーバを協調動作させることでシステムの高速化を図り、フルハイビジョン映像のリアルタイム超解像を実現させる。

次年度の研究費の使用計画

平成25年度の予定していた発表を平成26年度の発表に変更したため、差額が生じているが、発表内定は既に出ているため、平成26年度中の旅費として支出予定である。
4Kディスプレイを購入し、2台のサーバにシステム構築を行い、サーバを協調動作させることでシステムの更なる高速化を図る。旅費関連としては、国内・海外発表を主体とする。また、これまでの成果を論文にまとめる。
平成25年度の繰越金額は、国際会議発表旅費(ICPR2014、採録決定済)の出張旅費に充てる。ICPR2014(IEEE International Conference on Pattern Recognition)は、2014年8月24日~8月28日にストックホルム(スウェーデン)にて開催され、発表題目は、「Super-Resolution System for 4K-HDTV」を予定している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Super-Resolution System for 4K-HDTV2014

    • 著者名/発表者名
      Tomio Goto, Takafumi Fukuoka, Fumiya Nagashima, Satoshi Hirano, Masaru Sakurai
    • 雑誌名

      Proceeding of International Conference on Pattern Recognition

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SUPER-RESOLUTION THROUGH NON-LINEAR ENHANCEMENT FILTERS2013

    • 著者名/発表者名
      Masaru Sakurai, Yasuhiro Sakuta, Masashi Watanabe, Tomio Goto, Satoshi Hirano
    • 雑誌名

      Proceeding of International Conference on Image Processing 2013

      ページ: 854, 858

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving Image Quality of Super-resolution with Total Variation Regularization and Shock filter2013

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagashima, Masashi Watanabe, Tomio Goto, Satoshi Hirano, Masaru Sakurai
    • 雑誌名

      Proceeding of Global Conference on Consumer Electronics

      ページ: 447, 448

    • 査読あり
  • [学会発表] Super-Resolution System for 4K-HDTV2014

    • 著者名/発表者名
      Tomio Goto, Takafumi Fukuoka, Fumiya Nagashima, Satoshi Hirano, Masaru Sakurai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Pattern Recognition
    • 発表場所
      ストックホルム(スウェーデン)
    • 年月日
      20140824-20140828
  • [学会発表] 4K-HDTV用超解像システムの提案2014

    • 著者名/発表者名
      後藤恭平, 長島史弥, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20140318-20140321
  • [学会発表] 超解像方式における画像の圧縮ひずみ除去に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      松村翔, 福岡貴史, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20140318-20140321
  • [学会発表] テクスチャ成分を用いた学習型超解像手法の性能改善2013

    • 著者名/発表者名
      三浦俊司, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      映像情報メディア学会 冬季大会
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      20131218-20131219
  • [学会発表] TV正則化フィルタと Shock フィルタを用いた超解像手法の検討2013

    • 著者名/発表者名
      渡辺将史, 長島史弥, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信号処理シンポジウム
    • 発表場所
      海峡メッセ下関
    • 年月日
      20131119-20131122
  • [学会発表] TV 正則化を用いた学習型超解像の高精細化に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木悠平, 三浦俊司, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電子情報通信学会 映像メディア処理シンポジウム(IMPS)
    • 発表場所
      ニューウェルシティ湯河原
    • 年月日
      20131106-20131108
  • [学会発表] Improving Image Quality of Super-resolution with Total Variation Regularization and Shock filter2013

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nagashima, Masashi Watanabe, Tomio Goto, Satoshi Hirano, Masaru Sakurai
    • 学会等名
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics 2013 (GCCE2013)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20131001-20131005
  • [学会発表] MPEG-2 動画像に対する圧縮歪み低減システムのGPUへの実装2013

    • 著者名/発表者名
      福岡貴史, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電気関係学会 東海支部連合大会
    • 発表場所
      静岡大学
    • 年月日
      20130924-20130925
  • [学会発表] Total Variation 正則化手法とShock Filterを組み合わせた超解像手法の改善2013

    • 著者名/発表者名
      長島史弥, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電気関係学会 東海支部連合大会
    • 発表場所
      静岡大学
    • 年月日
      20130924-20130925
  • [学会発表] 超解像画像の圧縮ひずみ除去に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      李海蓮, 後藤富朗, 平野智, 桜井優
    • 学会等名
      電気関係学会 東海支部連合大会
    • 発表場所
      静岡大学
    • 年月日
      20130924-20130925
  • [学会発表] SUPER-RESOLUTION THROUGH NON-LINEAR ENHANCEMENT FILTERS2013

    • 著者名/発表者名
      Masaru Sakurai, Yasuhiro Sakuta, Masashi Watanabe, Tomio Goto, Satoshi Hirano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Image Processing 2013 (ICIP2013)
    • 発表場所
      メルボルン(オーストラリア)
    • 年月日
      20130915-20130918
  • [産業財産権] 特許願2013

    • 発明者名
      後藤富朗, 桜井優
    • 権利者名
      名古屋工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-179471
    • 出願年月日
      2013-08-30
  • [産業財産権] 特許願2013

    • 発明者名
      後藤富朗, 桜井優
    • 権利者名
      名古屋工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-187263
    • 出願年月日
      2013-09-10

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi