GPUを用いた高精度かつ高速なダンス支援システム

使用GPU的高精度、高速舞蹈辅助系统

• 批准号: 21K17868
• 负责人: 常 穹
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17868/
• 关键词: ハイブリッドネットワーク; モバイルGPU; ZNCC; GPU; 実時間処理; Openpose; GPGPU; 高速化; 支援システム

まず、深層学習複雑な計算を避けるため、一つハイブリッドフレームワークを提案し、モバイルGPUで実現した。このハイブリッドフレームワークは伝統的（非機械学習）な方法を用いて縮小された入力画像から特徴を抽出する部分と、機械学習方法を用いて抽出された特徴を拡大する部分で構成されている。本手法の特徴としては、伝統的な処理方法を利用することでシステム全体の計算量を削減し、さらに機械学習の使用により精度の低下を補うことである。3D デプスマップ生成システムを例として提案手法を適用し評価を行った結果、提案手法が処理速度と精度の点で良好なバランスを取ることが可能であり、画素値に敏感でないopenposeにも適用できることを判明した。この研究結果を元に論文を作成し、国際会議にて発表することになった。次に、高速的に特徴量を抽出するため、prefetchとGPU warp primitiveを組合せた高速化手法も検討した。エッジ特徴量検出アルゴリズムSobelを対象として、GPUでの高速処理手法を提案し、モバイルGPUでのリアルタイム処理を実現下。その研究結果を元に論文を執筆し論文誌に発表した。さらに、モバイルGPUを用いてニューラルネットワークの推論を高速化する手法も提案した。重みとアクティベーションを量子化することで、計算速度や転送速度が向上し、バッチノーマライゼーション層でルックアップテーブルを使用することで、計算量を削減することができた。評価実験の結果、精度の低下を約２％にとどめ、推論速度を約1.78倍高速化することに成功した。

首先，为了避免在深度学习中进行复杂的计算，我们提出了一个混合框架，并使用移动GPU实施了它。该混合动力框架由一个部分组成，该部分使用传统的（非机动学习）方法从减少的输入图像中提取特征，以及扩展使用机器学习方法提取的特征的部分。该方法的一个特征是，通过利用传统的处理方法，可以减少整个系统中的计算量，并且使用机器学习也可以补偿准确性下降。以3D深度图生成系统为例，我们评估了所提出的方法，发现所提出的方法可以在处理速度和准确性方面达到良好的平衡，并且也可以应用于OpenPose，这对像素值不敏感。根据这项研究的结果，在国际会议上创建了一篇论文并发表了论文。接下来，为了高速提取特征数量，我们还研究了一种结合预取和GPU经纱的加速方法。我们在GPU上提出了一种高速处理方法，针对SOBEL边缘特征检测算法，并实现了移动GPU上的实时处理。根据研究的结果，他撰写了一篇论文并在杂志上发表了论文。此外，已经提出了一种使用移动GPU加速神经网络推断的方法。量化权重和激活可以提高计算和传输速度，并在批处理层中使用查找表减少了计算量。由于评估实验，准确性下降限制为约2％，并且推理速度成功提高了约1.78倍。

项目成果

Dalian Maritime University(中国)

大连海事大学（中国）

Multi-directional Sobel operator kernel on GPUs

• DOI: 10.1016/j.jpdc.2023.03.004
• 发表时间: 2023-03-28
• 期刊: JOURNAL OF PARALLEL AND DISTRIBUTED COMPUTING
• 影响因子: 3.8
• 作者: Chang, Qiong;Li, Xiang;Miyazaki, Jun
• 通讯作者: Miyazaki, Jun

Efficient stereo matching on embedded GPUs with zero-means cross correlation

• DOI: 10.1016/j.sysarc.2021.102366
• 发表时间: 2022-02-01
• 期刊: JOURNAL OF SYSTEMS ARCHITECTURE
• 影响因子: 4.5
• 作者: Chang, Qiong;Zha, Aolong;Maruyama, Tsutomu
• 通讯作者: Maruyama, Tsutomu

StereoVAE: A lightweight stereo-matching system using embedded GPUs

• DOI: 10.1109/icra48891.2023.10160441
• 发表时间: 2023-05
• 期刊: 2023 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
• 作者: Qiong Chang;Xiang Li;Xin Xu;Xin Liu;Yun Li;Jun Miyazaki

VAN-ICP: GPU-Accelerated Approximate Nearest Neighbor Search for ICP Registration via Voxel Dilation

VAN-ICP：GPU 加速的近似最近邻搜索通过体素扩张进行 ICP 配准

• 发表时间: 2023
• 作者: Weimin Wang;Qiong Chang
• 通讯作者: Qiong Chang