卒業生とその進路

動画像のシーン分類を可能にする新規特徴抽出法とそのニューラルネットワークアーキテクチャに関する研究


伊藤 健之

2015 年度 卒 /修士(工学)

修士論文の概要

本研究は、イメージセンサとイメージプロセッサを三次元積層し、これらの間でコイル間磁界結合による並列データ転送を行うことで、イメージセンサによって高フレームレートで撮影された動画像を高速にイメージプロセッサ転送し、画像処理を行う高バンド幅並列処理型イメージセンサ-イメージプロセッサの三次元集積システムを目標とし、そのイメージプロセッサに搭載する高速撮像を利用したアプリケーションとして、動画像のフレーム間差分から求められる動きベクトルをニューラルネットワークに学習させることにより、動画像分類を行うアーキテクチャに関するものである。この動きベクトルの機械学習システムは、その前段で推定される動きベクトルが1000fpsなどの高速撮像環境を前提としているため、それに合わせて高速かつ正確に分類する必要がある。動きベクトルの機械学習に関する研究は過去に例がなく、学習モデルおよび必要であればその前段処理について動きベクトルを学習することに適した物を見つける必要がある。

本研究では特に、非常に複雑な分類が可能であるDeep Learningのような学習モデルでも行われている特徴抽出の代わりになり、なおかつ簡単な演算で実現可能な特徴抽出法を提案することにより、Deep Learningのような複雑な学習モデルを用いることなく動画像の分類が可能になるかの検証、及びそのアーキテクチャ設計を中心として行った。

学術論文

  1. Mori M., Itou T., Ikebe M., Asai T., Kuroda T., and Motomura M., "FPGA-based design for motion-vector estimation exploiting high-speed imaging and its application to motion classification with neural networks," Journal of Signal Processing, vol. 18, no. 4, pp. 165-168 (2014).

国際会議

  1. Ikebe M., Asai T., Mori M., Itou T., Uchida D., Take Y., and Kuroda T., "An image sensor/processor 3D stacked module featuring ThruChip interfaces," The 22nd Asia and South Pacific Design Automation Conference - University Design Contest, Tokyo, Japan (Jan. 16-19, 2017).
  2. Asai T., Mori M., Itou T., Take Y., Ikebe M., Kuroda T., and Motomura M., "Motion-vector estimation and cognitive classification on an image sensor/processor 3D stacked system featuring ThruChip interfaces," European Solid-State Circuits Conference 2016, Swisstech Convention Centre, Lausanne, Switzerland (Sep. 12-15, 2016).
  3. Itou T., Mori M., Ikebe M., Asai T., Kuroda T., and Motomura M., "A new architecture for feature extraction to perform machine learning by using motion vectors and its implementation in an FPGA," Proceedings of the 2015 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing, pp. 294-297, Universiti Teknologi Malaysia, Kuala Lumpur, Malaysia (Feb. 27-Mar. 2, 2015).
  4. Mori M., Itou T., Ikebe M., Asai T., Kuroda T., and Motomura M., "FPGA-based design for motion-vector estimation exploiting high-speed imaging and its application to machine learning," Proceedings of the 2014 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing, pp. 145-148, Waikiki Beach Marriott Resort & Spa, Honolulu, U.S.A. (Feb. 28-Mar. 3, 2014).

国内学会

  1. 森 政文, 伊藤 健之, 池辺 将之, 浅井 哲也, 黒田 忠広, 本村 真人, "動きベクトルの機械学習アーキテクチャとそのFPGA実装," STARCシンポジウム2015, 新横浜国際ホテル, (横浜), 2015年1月30日.
  2. 森 政文, 伊藤 健之, 池辺 将之, 浅井 哲也, 黒田 忠広, 本村 真人, "高速撮像を前提とする動きベクトル演算の簡素化アーキテクチャとその機械学習応用," 電子情報通信学会 集積回路研究会 学生・若手研究会, 京都大学, (京都), 2014年1月28-29日.