| 講演名 | 2012-05-29 動画像からのリアルタイム瞳検出手法のFPGAによる実装(画像処理(1)) 畑中 優磨, 土肥 慶亮, 大戸 和博, 柴田 裕一郎, 小栗 清, |
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| 抄録(和) | 本稿では,視線追跡システムにおいて入力画像からの楕円推定に用いられるStarbustアルゴリズムを,外部メモリを使用せずにFPGAのみによって実装する方法について述べる.このアルゴリズムの前半では,楕円の輪郭候補をとられるための特徴点検出を行われるが,この処理は深いパイプライン構造を持ったストリーム型アーキテクチャとして実装する.アルゴリズムの後段では,RANSACアルゴリズムに従って候補楕円の生成と検証が繰り返し行われる.この部分については,クラメールの公式を用いる方法,ガウス・ジョルダン法に基づく方法,LU分解を用いる方法の3種類のアーキテクチャを示し,FPGAリソースの使用率,消費電力およびスループットの観点から比較する.実験の結果,今回のStarbustアルゴリズムの実装では3W程度の消費電力で62.5fpsのリアルタイム処理を実現できることが分かった.また,3種類のアーキテクチャはそれぞれ異なる性質を示し,最適なアルゴリズムをFPGA上の利用可能なリソースと要求される性能に応じて選択することの重要性を改めて示唆した. |
| 抄録(英) | In this paper, we show an FPGA implementation of the Starbust algorithm without external memory, which detects an ellipse from a given input image for eye tracking. The first part of this algorithm, in which feature points for a potential contours are detected, is implemented in a deep-pipelined stream-oriented architecture. For the second part, where many ellipses are repeatedly fit and validated with the RANSAC algorithm, we compare three different architectures based on Cramer's rule, Gauss-Jordan elimination and LU decomposition. Comparison criteria include resource usage, throughput and energy consumption. As a result, our system achieved a real-time throughput of 62.5 frames per second with power consumption of approximately 3 watts. In addition, the three implementations showed different characteristics in terms of the performance, resource utilization and energy consumption, suggesting that the optimal algorithm needs to be chosen depending on the amount of resources on FPGAs and required performance. |
| キーワード(和) | FPGA / Starburst / RANSAC / 楕円推定 |
| キーワード(英) | FPGA / Starburst / RANSAC / ellipse estimation |
| 資料番号 | RECONF2012-3 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | AI |
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| 開催期間 | 2012/5/22(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Artificial Intelligence and Knowledge-Based Processing (AI) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 動画像からのリアルタイム瞳検出手法のFPGAによる実装(画像処理(1)) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | FPGA implementation of a video-based real-time pupil detection method |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | FPGA / FPGA |
| キーワード(2)（和/英） | Starburst / Starburst |
| キーワード(3)（和/英） | RANSAC / RANSAC |
| キーワード(4)（和/英） | 楕円推定 / ellipse estimation |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 畑中 優磨 / Yuma HATANAKA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 長崎大学大学院工学研究科 Department of Computer and Information Sciences, Graduate School of Engineering, Nagasaki University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 土肥 慶亮 / Keisuke DOHI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 長崎大学大学院工学研究科 Department of Computer and Information Sciences, Graduate School of Engineering, Nagasaki University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 大戸 和博 / Kazuhiro NEGI |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 長崎大学大学院工学研究科 Department of Computer and Information Sciences, Graduate School of Engineering, Nagasaki University |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 柴田 裕一郎 / Yuichiro SHIBATA |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 長崎大学大学院工学研究科 Department of Computer and Information Sciences, Graduate School of Engineering, Nagasaki University |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 小栗 清 / Kiyoshi OGURI |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 長崎大学大学院工学研究科 Department of Computer and Information Sciences, Graduate School of Engineering, Nagasaki University |
| 発表年月日 | 2012-05-29 |
| 資料番号 | RECONF2012-3 |
| 巻番号（vol） | vol.112 |
| 号番号（no） | 70 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
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