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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2024-07-18 09:55 一般化ガウス関数の高速処理演算手法 ○亀井宏和・本田宗一郎・林 晃平・福嶋慶繁（名工大）  CAS2024-2 VLD2024-2 SIP2024-19 MSS2024-2 |
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| 抄録 | （和） | ガウス関数は画像処理フィルタのカーネル重み計算などの，多くの場面で使用される． このガウス関数は指数演算を使用するため四則演算と比較して計算コストが重く，高速化が必要とされている． 高速化の手段としてベクトル演算による並列化や，ルックアップテーブル（LUT）を用いたテーブル参照処理や，超越関数を基本的な算術命令で実装する高速なライブラリが用意されている． しかし，重みが動的に変わるバイラテラルフィルタやアダプティブガウシアンフィルタの場合は，画素位置に応じて参照すべきテーブルが変わるため単純なロード命令でベクトル参照することができず，ベクターアドレッシングというコストの高い命令を使用する必要がある． そこで本研究では，ガウス関数の計算をネイピア数の定義式を利用した近似計算を用いて高速化する手法を提案し，SIMD演算実装で比較する． そして空間カーネルの値に応じて計算処理を変更するバイラテラルフィルタや，画素毎にパラメータが変化するアダプティブガウシアンフィルタに適用することで有効性を確認する． さらに提案手法を応用したシグモイド関数の近似も実現することで拡張性や，近似関数に使用する最適なパラメータの性質を利用することでより効率的な近似手法を提案する． 実験では２つのフィルタのいずれも，近似パラメータを適用した方が近似精度が向上することが確認できた． SIMD演算を使用した実装においてバイラテラルフィルタでは約2倍，アダプティブガウシアンフィルタでは約3倍の計算時間の高速化が確認できた． |
| （英） | The Gaussian function is used in various situations for image processing filters, such as calculating the kernel weights. This Gaussian function uses exponential arithmetic, which has a higher computational cost than basic arithmetic operations. Vector operations and table look-up processing speeding up its computation, and fast libraries that implement transcendental functions using basic arithmetic instructions are available. However, in the case of bilateral filters and adaptive Gaussian filters, where the weights change dynamically, the table to be referenced changes depending on the pixel position, so it is not possible to perform vector referencing with a simple load instruction, and it is necessary to use the more costly instruction of vector addressing. Therefore, we propose a method to accelerate the calculation of Gaussian functions using an approximation calculation based on the definition of the Napier number, and compare it with a SIMD arithmetic implementation. We then confirm its effectiveness by applying it to bilateral filters, which change the calculation process according to the value of the spatial kernel, and to adaptive Gaussian filters, in which the parameters change for each pixel. |
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| キーワード | （和） | 近似計算 / 一般化ガウシアン関数 / シグモイド関数 / バイラテラルフィルタ / アダプティブガウシアンフィルタ / / / |
| （英） | Approximated computing / generalized Gaussian function / sigmoid function / bilateral filtering / adaptive Gaussian filtering / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 112, SIP2024-19, pp. 6-11, 2024年7月. | |
| 資料番号 | SIP2024-19 | |
| 発行日 | 2024-07-11 (CAS, VLD, SIP, MSS) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | CAS2024-2 VLD2024-2 SIP2024-19 MSS2024-2 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | VLD CAS SIP MSS |
| 開催期間 | 2024-07-18 - 2024-07-19 |
| 開催地（和） | 弘前大学 創立50周年記念会館 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | システムと信号処理および一般 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | SIP |
| 会議コード | 2024-07-VLD-CAS-SIP-MSS |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 一般化ガウス関数の高速処理演算手法 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Fast Processing Methods for Generalized Gaussian Functions |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 近似計算 / Approximated computing |
| キーワード(2)（和/英） | 一般化ガウシアン関数 / generalized Gaussian function |
| キーワード(3)（和/英） | シグモイド関数 / sigmoid function |
| キーワード(4)（和/英） | バイラテラルフィルタ / bilateral filtering |
| キーワード(5)（和/英） | アダプティブガウシアンフィルタ / adaptive Gaussian filtering |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 亀井 宏和 / Hirokazu Kamei / カメイ ヒロカズ |
| 第1著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 (略称： 名工大) Nagoya Institute of Technology (略称： NITech) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 本田 宗一郎 / Soichiro Honda / ホンダ ソウイチロウ |
| 第2著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 (略称： 名工大) Nagoya Institute of Technology (略称： NITech) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 林 晃平 / Kohei Hayashi / ハヤシ コウヘイ |
| 第3著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 (略称： 名工大) Nagoya Institute of Technology (略称： NITech) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 福嶋 慶繁 / Norishige Fukushima / フクシマ ノリシゲ |
| 第4著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 (略称： 名工大) Nagoya Institute of Technology (略称： NITech) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2024-07-18 09:55:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | SIP |
| 資料番号 | CAS2024-2, VLD2024-2, SIP2024-19, MSS2024-2 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.110(CAS), no.111(VLD), no.112(SIP), no.113(MSS) |
| ページ範囲 | pp.6-11 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2024-07-11 (CAS, VLD, SIP, MSS) |
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