• 제목/요약/키워드: Parallel Image Processing

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FPGA 고속병렬처리 구조의 FMCW LiDAR 신호처리 알고리즘 개발 (Development of Parallel Signal Processing Algorithm for FMCW LiDAR based on FPGA)

  • 이종헌;최지은;라종필
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.335-343
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    • 2024
  • 본 논문은 FMCW LiDAR의 실시간 표적 신호처리 기법에 관해 기술하고 있다. FMCW LiDAR는 높은 검출민감도를 가져 낮은 출력만으로 장거리 측정이 가능하면서도 눈, 비, 안개 등 열악한 환경에서 강건한 검출성능을 가져 자율주행자동차용 차세대 LiDAR로 주목받고 있다. 본 논문은 주파수 영역의 신호처리를 위해 필요한 고속 데이터 획득, 전송 및 병렬 신호처리를 위한 하드웨어 구조에 대해 기술하였다. 획득된 시계열 신호로부터 주파수 특성을 분석하기 위하여, 푸리에 변환 연산을 FPGA로 구현하였다. 변환된 주파수영역 데이터로부터 강건한 표적검출 성능을 확보하기 위한 C-FAR 알고리즘에 대해 기술하였다. 표적의 스펙트럼 신호로부터 주파수 측정값의 해상도를 향상하고, 측정된 주파수 값을 표적의 거리 및 속도 정보로 변환하는 과정에 대해 상세히 기술하였다. 스캐너 2D 위치 및 표적의 거리 정보를 활용하여 3차원 영상으로 변환하고 이를 전시하였다. 제안된 FPGA 구조의 병렬 신호처리 알고리즘 적용을 통하여 FMCW LiDAR의 실시간 표적 신호처리 및 고해상도 영상획득 성능을 확인하였다.

병렬 분산 처리를 이용한 영상 기반 실내 위치인식 시스템의 프레임워크 구현 (Framework Implementation of Image-Based Indoor Localization System Using Parallel Distributed Computing)

  • 권범;전동현;김종유;김정환;김도영;송혜원;이상훈
    • 한국통신학회논문지
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    • 제41권11호
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    • pp.1490-1501
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    • 2016
  • 본 논문에서는 인메모리(In-memory) 병렬 분산 처리 시스템 Apache Spark(이하 Spark)를 활용하여 사용자에게 실시간 측위 정보를 제공할 수 있는 영상 기반 실내 위치인식 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템에서는 사용자에게 실시간 측위 정보를 제공하기 위해서, Spark를 이용한 영상 특징점 추출 알고리즘의 병렬 분산화를 통해 알고리즘 연산 시간을 단축시킨다. 하지만 기존의 Spark 플랫폼에서는 영상 처리를 위한 인터페이스가 존재하지 않아, 영상 처리와 관련된 연산을 수행하는 것이 불가능하였다. 이에 본 논문에서는 Spark 영상 입출력 인터페이스를 구현하여 측위 연산을 위한 영상 처리를 Spark에서 수행 가능하게 하였다. 또한 무손실 압축(lossless compression)기법을 이용하여 특징점 기술자(descriptor)를 압축된 형태로 데이터베이스에 저장하여, 대용량의 실내 지도 데이터를 효율적으로 저장 및 관리하는 방법을 소개한다. 측위 실험은 실제 실내 환경에서 수행하였으며, 싱글 코어(Single-core) 시스템과의 성능 비교를 통해 제안하는 시스템이 최대 약 3.6배 단축된 시간으로 사용자에게 측위 정보를 제공 할 수 있다는 것을 입증하였다.

대형 스파스 행렬로 표현되는 선형시스템 방정식의 해를 구하기 위한 지능적 병렬 반복법 (Intelligent Parallel Iterative Methods for Solving Linear Systems of Equations with Large Sparse Matrices)

  • 채수환;김명규
    • 한국항행학회논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.62-67
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    • 2009
  • VLSI 설계를 위한 회로 시뮬레이션, 영상처리, 구조 공학, 항공역학 등 공학 분야에서 대형 선형시스템 방정식의 해를 구하기 위해 고성능 컴퓨터에 대한 요구가 증가되고 있다. 이런 요구를 충족하기 위해 많은 다양한 병렬처리시스템이 제안되고 제작되고 있다. 선형시스템의 특성에 따라 그 해를 구하기 위한 적절한 알고리즘이 필요하다. 선형시스템 방정식의 해를 구하기 위해 여러 가지 직접법, 반복법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 대형 스파스 행렬 형태를 가진 선형시스템 방정식의 해를 구하기 위해 지능적인 병렬반복법을 제안하고 효율성을 시뮬레이션에 의해 증명하였다.

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병렬처리를 위한 고속 Ray Tracing 프로세서의 설계 (Implementation of Ray Tracing Processor for the Parallel Processing)

  • 최규열;정덕진
    • 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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    • 제48권5호
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    • pp.636-642
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    • 1999
  • The synthesis of the 3D images is the most important part of the virtual reality. The ray tracing is the best method for reality in the 3D graphics. But the ray tracing requires long computation time for the synthesis of the 3D images. So, we implement the ray tracing with software and hardware. Specially we design the hit-test unit with FPGA tool for the ray tracing. Hit-test unit is a very important part of ray tracing to improve the speed. In this paper, we proposed a new hit-test algorithm and apply the parallel architecture for hit-test unit to improve the speed. We optimized the arithmetic unit because the critical path of hit-test unit is in the multiplication part. We used the booth algorithm and the baugh-wooley algorithm to reduce the partial product and adapted the CSA and CLA to improve the efficiency of the partial product addition. Our new Ray tracing processor can produce the image about 512ms/F and can be adapted to real-time application with only 10 parallel processors.

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GPU를 이용한 실시간 양안식 영상 생성 방법 (Real-time Stereo Video Generation using Graphics Processing Unit)

  • 신인용;호요성
    • 방송공학회논문지
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    • 제16권4호
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    • pp.596-601
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    • 2011
  • 양안식 3차원 방송의 경우 좌우 두 시점에 해당하는 영상을 동시에 전송해야 하기 때문에 전송 대역폭의 부담이 매우 크다. 이러한 부담을 줄이기 위해 좌우 시점의 두 영상을 전송하는 대신에 좌영상과 이에 해당하는 깊이맵을 부호화하여 전송하는 방법이 있다. 이러한 3차원 방송 시스템의 수신단에서는 좌영상과 깊이맵을 복호한 뒤에 우영상을 만들어 좌우 영상을 실시간으로 출력한다. 본 논문에서는 좌영상과 깊이맵을 이용하여 가상시점 영상을 생성할 때 생기는 빈 공간을 효율적으로 채우는 기법을 제안하고, 전 과정의 실시간 처리를 위해 이를 GPU상에서 병렬로 처리되도록 구현했다. 그 결과 효과적으로 홀 채움을 수행하면서 CPU 대비 15배 이상 빠르게 양안식 영상을 생성할 수 있었다.

OpenCL을 이용한 JPEG2000 4K 초고화질 영상처리의 병렬고속화 구현 (A Parallel Implementation of JPEG2000 4K Ultra High Definition Image using OpenCL)

  • 박대승;김정길
    • 한국위성정보통신학회논문지
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    • 제10권1호
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    • pp.1-5
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    • 2015
  • 멀티미디어 기술의 급속한 발전과 사용자의 대형 화면에 대한 선호도가 높아지는 가운데 새로운 영상 압축 기술인 HEVC(High Efficiency Video Coding) 고화질 영상 압축 표준을 탄생시켰으며, 그 결과 기존의 HD급 영상보다 4배 이상, 16배까지 선명한 초고화질 UHD(Ultra High Definition) 영상 서비스가 새롭게 주목받고 있다. 또한 JPEG 2000 압축도 기존 처리되던 픽셀 이미지를 넘어 초고화질 해상도 이미지(4K : $3,840{\times}2,160$ 또는 8K : $7680{\times}4320$)를 처리 지원을 하고 있다. 따라서 초고화질 이미지의 획득 및 저장을 위해서는 고속의 처리 기술이 필요하다. 이에 본 논문은 초고화질 해상도 이미지의 고속 처리를 위한 병렬처리 기술에 대한 연구를 위하여, JPEG 2000의 처리 과정을 살펴보고 전처리 단계인 색공간 변환 알고리즘 적용을 위하여 GPU환경에서 병렬 컴퓨팅을 통해 처리속도를 향상시키는 방법을 제안한다. 병렬화한 알고리즘의 구현은 OpenCL(Open Computing Language)을 이용하였다. 실험 결과 사용자 정의 쓰레드 기반 고속 처리와 비교하여 초고화질 해상도 이미지(UHD 4K : $3,840{\times}2,160$)를 기준으로 최대 5배의 성능 향상의 결과를 보여주었다.

적응형 채도 향상 알고리즘을 이용한 컬러 영상 처리 기법 (The Method of Color Image Processing Using Adaptive Saturation Enhancement Algorithm)

  • 양경옥;윤종호;조화현;최명렬
    • 정보처리학회논문지B
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    • 제14B권3호
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    • pp.145-152
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    • 2007
  • 본 논문에서는 LCD 모니터, LCD TV, PDP TY, OLED TV 등과 같은 평판 디스플레이 장비를 위한 적응형 칼라 영상 향상 알고리즘에 대해서 제안한다. 제안한 알고리즘은 칼라 영상에서 콘트라스트와 채도를 함께 향상 시키는 방법이다. 콘트라스트 향상을 위해서 사용하는 적응형 선형 추정 CDF(Cumulative Density Function) 기법은 콘트라스트 향상 시 밝기에 따른 조정이 가능하여 원 영상의 왜곡을 막아준다. 적응형 채도 향상 알고리즘은 채도 향상의 문제점인 Contour Artifact와 Over-Saturation이 발생하지 않는 범위내에서 제도를 향상시킨다. 또한 원 영상의 색상 분포에 따른 선택적 채도 향상 방법을 사용하여 고품질의 영상을 얻을 수 있다. 제안된 알고리즘에 의한 처리 결과와 원 영상의 화질 평가를 위해서 시각적 검증과 히스토그램 편차를 도입하였다.

CUDA 기반의 병렬 프로그래밍을 통한 H.264/AVC 부호화 속도 향상 및 CPU 부하 경감 (Enhancement of H.264/AVC Encoding Speed and Reduction of CPU Load through Parallel Programming Based on CUDA)

  • 장은빈;하윤수
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제34권6호
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    • pp.858-863
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    • 2010
  • H.264/AVC를 이용한 동영상의 부호화에서 그 속도를 높이기 위해서는 움직임 예측시간을 줄이는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 H.264/AVC 부호기의 오픈 소스인 x.264를 대상으로 움직임 예측 알고리즘을 CUDA 기반에서 구현함으로서 기존의 압축 기술 이상의 속도 향상 및 CPU의 점유율을 경감 시킬 수 있음을 검증한다.

OpenMP를 이용한 차량 헤드라이트 얼라인먼트 보정 및 분류 방법 (Vehicle Headlight Alignment Calibration and Classification Using OpenMP)

  • 문창배;김근홍;김병만;오득환
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제22권2호
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    • pp.61-70
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    • 2017
  • 본 논문에서는 CPU기반 병렬처리인 OpenMP를 적용하여 헤드라이트의 차종을 판별하기 위한 처리속도를 개선하고, 생산부품의 얼라인먼트를 보정 후 특징을 추출하여 차종을 판단하는 방법을 제안하였다. 제안방법의 세부성능을 분석하기 위해 그레이영상을 이용한 방법 및 라인 검출을 이용한 방법과의 판별성능과 처리속도를 비교 분석하였다. 분석결과, 판별성능의 경우 제안방법과 라인 검출을 이용한 방법이 좋은 성능을 보였지만 처리속도 측면에서 라인검출 방법보다 제안 방법이 더 좋은 성능을 보였다. 처리속도의 경우 그레이 영상을 이용한 방법이 가장 좋은 성능을 보였으나 판별성능 측면에서 제안방법이 그레이 영상을 이용한 방법보다 좋다고 할 수 있다.

메모리 크기에 효율적인 적분영상 하드웨어 설계 연구 (A Study of Integral Image Hardware Design for Memory Size Efficiency)

  • 이수현;정용진
    • 전자공학회논문지
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    • 제51권9호
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    • pp.75-81
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    • 2014
  • 적분영상은 입력영상의 픽셀 값을 기준좌표부터 순차적으로 누적하여 만든 영상으로, Haar-like features와 같은 네모난 박스 모양의 필터 연산을 효율적으로 처리하기 위하여 사용된다. 그러나 적분영상은 입력영상보다 3배 이상 많은 메모리를 소모하기 때문에, 메모리 자원이 제한적인 하드웨어 설계 환경에서는 사용이 어렵다. 본 논문에서는 효율적인 메모리 사용을 위한 적분영상 하드웨어 설계 방법을 제안한다. 해당 방법은 적분영상 이외에 세로적분영상과 가로적분영상을 생성하고, 입력영상을 재사용 하는 방법을 사용한다. 그리고 박스 필터의 크기에 따라 modulo 연산을 적용하여 적분영상의 데이터 크기를 줄이는 방법을 함께 적용하였다. 적분 영상 데이터를 읽기 위해 나누어진 영상 데이터를 다시 덧셈해야하는 연산 오버헤드가 발생하지만, 4개의 데이터를 단순히 더하는 연산이므로 병렬처리가 가능한 하드웨어 환경에서는 큰 영향을 미치지 않는다. Xilinx사의 Virtex5-LX330T를 대상으로 실험한 결과 $640{\times}480$ 크기의 8bit gray-scale 입력영상에서 최대 $32{\times}32$ 크기의 필터사용을 기준으로 50%의 적분영상 메모리를 감소시킬 수 있다.