Research

近年,画像,機械学習(AI)等の様なマルチメディア処理がモバイル機器上で実行されるようになってきており,より大規模・大容量なデータを処理する必要性が増加している. このため,高性能,プログラマブル及び汎用性のあるプロセッサが求められてきている. 一般に,マルチメディア処理は繰り返し演算処理とテーブルルックアップ処理から構成されており,我々はこれらの処理を高性能,プログラマブル及び汎用性を兼ね備えたモバイル機器プロセッサのアクセラレータである"連想メモリベース超並列SIMD 型演算コア(CAMX)"を提案している. CAMXは左右の連想メモリで1,000を超える小規模演算器群を挟み込んだ構成となっており,連想メモリの特性を生かしマスク検索を行うことにより並列にデータを読み書き及び演算処理を行う.
Several multimedia applications, such as digital image compression, digital video compression, and digital audio processing, have recently been implemented on mobile devices. Futhermore, Artificial Intelligence (AI) processing has grown in popularity, necessitating the execution of large amounts of data in mobile devices. Therefore, the processing core in a mobile device requires high performance, programmability, and versatility. Multimedia applications for mobile devices typically comprise repeated arithmetic and table-lookup coding operations. A Content Addressable Memory-based massive-parallel SIMD matriX core (CAMX) is proposed to improve the processing speed of both operations on a processing core. CAMX serves as a CPU core accelerator for mobile devices. CAMX supports high-parallel processing and is equipped with two CAM modules for high-speed repeated arithmetic and table-lookup coding operations. CAMX has great performance, programmability, and versatility on mobile devices because it can handle logical, arithmetic, search, and shift operations in parallel.

CAMX_architecture

近年,モバイル機器の性能が急激に向上しており,特にスマートフォンに搭載されているイメージセンサ(カメラ)の画質が短期間で大幅に向上している。 このため,ユーザは気軽かつ短時間で大量かつ高画質な写真や動画を撮影できるようになっている. ユーザはこれらの撮影が容易になったことで場所や時間に関係なく,撮影が日常の行動となっている. これらの理由から,スマートフォンを利用した"盗撮"が大きな社会問題になってきている. そこで我々は,LED照明を利用した盗撮防止システム(Spy-photo Prevention System : SPS)を提案している. 本技術は,盗撮等の行為が行われる可能性のある屋内にあるLED照明から特殊な調光信号を発生させ,スマートフォン等のモバイル機器に搭載されたカメラ機能を操作することにより犯罪防止空間を構築する. 盗撮行為時にカメラ内部の画像処理で可視光信号を検知したならば,撮影機能が停止される仕組みである. また,実験データを蓄積し必要性を世間に周知するとともに,スマホに本機能を回路として組込むことも行い,さらなる応用についても検討している.
Recently, electronic and digital crimes perpetrated through cameras embedded in mobile devices have been prevalent. Specifically, spy-camera crimes, confidential data breach, and copyright infringement are rapidly increasing and are committed by using smartphone-camera. The convenience of smartphone-camera aids such crimes, and to date, no effective measures have been proposed. On the other hand, non-offender smartphone users who doesn't use spy-camera have been also suspected because of increasing these smartphone-camera issues. Thus, camera devices have been subject to worldwide regulation. The measures against these spy-camera issues are required not just by regulations but also by controlling the mobile devices. To address such these issues, a Spy-camera Prevention System (SPS) is proposed herein for stopping the spy-camera function of mobile camera devices by the beacon emitted from a light-emitting diode (LED) lighting. The LED lighting generates several beacon patterns by changing the light intensity. When the mobile devices receive this characteristic visible light beacon, the mobile devices are forced to stop the spy-camera function abruptly.

SPS_architecture

近年,工事現場,医療,プライベート等,あらゆる場所でデジタル画像が利用されている. デジタル画像は容易に修正や加工が可能である. それゆえに,デジタル画像の真正性を保証する技術が求められている. そこで我々は,モルフォロジカルパターンスペクトラムを利用する手法を提案している. モルフォロジカルパターンスペクトラム処理は,デジタル画像の特徴を抽出することができ,改ざんが行われた場合にこの特徴の違いを利用して改ざんを検知する. さらに,本手法は回転画像であっても人間の判断のように正確に検知が可能であり,改ざんされた箇所まで検知できる.
The use of digital images has become quite widespread in legal, medical, and private contexts. However, anyone can easily edit or manipulate any digital image on a computer. Thus, an effective method for detecting digital image manipulation is required for retaining authenticity. Imagemanipulation detection is applied in investigations of crimes and photographic evidence. A morphological pattern spectrum is proposed to detect a manipulated image.

Morphological_pattern_spectrum

災害現場や工事現場等で従事する救助隊員及び作業員は,過酷な業務が多く,精神的にも肉体的にも疲弊しやすい状況にある. この様な状態での作業は活動に大きな支障を来す恐れがある. このため,活動時において救助隊員や作業員の体調を常にモニタリングすることで,安全・安心に最大のパフォーマンスを発揮できる環境が必要となっている. 我々は,救助隊員や作業員が常に身に着けているヘッドマウントカメラに着目し,撮影映像からカメラを身に着けいている対象者の精神状態及び肉体状態をモニタリング可能なヒューマンレコーダを提案している. ヒューマンレコーダは人間が無意識の内に生じる微小な人体の揺れを計測することで,脈拍変化や筋肉の震え等の情報を取得することが可能である. これらの情報から救助隊員や作業員の精神的・肉体的な状態をモニタリングすることが可能となっている.
Rescue workers and operators become mentally and physically exhausted because they perform demanding tasks in disasters and construction sites. Such exhausted causes discomfort and a lack of motivation at work, and these factors can have a serious impact on work efficiency and safety. Therefore, an approach is required to constantly monitor and detect fatigue conditions accurately. A head-mounted camera refers to a camera attached to a helmet, and it is used to record video as needed in order to share the situation at the work site during daily operations by rescue workers and operators. Additionally, a head-mounted camera allows for hands-free recording. Human recorder is proposed, which can detect mentally and physically exhausted by recording video with a head-mounted camera. The human recorder can detect the unconscious sway of the human body and monitor heart pulse rate and muscle tremors.

Human_recorder

聴覚障がい者は危険音が聞こえない場合があり,聴導犬と一緒に生活している. 聴導犬の頭数は減少傾向にあり,日常生活においても認知度は低い. このため,聴覚障がい者へのサポートが課題となっている. 我々は,動物の耳が天敵の接近や危険の発生を察知しやすい構造に進化してきたことに着目し,危険音の検知が可能な動物外耳模擬による周囲危険音検知デバイスを提案している. 周囲危険音検知デバイスは持ち運ぶことができるよう小型であり,マイクセンサに外耳に相当する耳介と外耳道を模擬した外装を取り付けることで危険音の特徴的な変化を検知しやすくなる. 特徴的な危険音を検知した際に,周囲危険音検知デバイスは所有者に危険が迫っていること伝達する.
Hazardous sounds represent a particular type of danger signal and should be heard clearly to ensure safety. Hearing-impaired people can be involved in accidents. This is exacerbated by the fact that they may have difficulty hearing hazardous sounds. Therefore, they spend time with a hearing-assistance dog in their daily lives. However, the number of hearing-assistance dogs has decreased recently, and they are less known in society and they may even be prevented from entering public facilities. Therefore, an animal external ear model-based mobile device that can detect hazardous sounds has been proposed. This device can alert the hearing-impaired person.

animal_external_ear_model_device

農地や河川において不法投棄が増加している. 特に,日本の農地では住宅に近いこともあり,日常生活で使用されたペットボトル,空き缶,包装容器,ビニール袋等が捨てられることが多い. この様なゴミは,水面や砂底で削られたり溶けだしたりしてマイクロプラスチックとなり,植物や動物に吸収され人間の健康に悪影響を与えることが懸念されている. このため,農地や河川における水質汚染に歯止めをかける手法が求められている. 我々は,住宅街に立地する農地等で利用できるような小型かつ無騒音な船によりゴミを回収することを目的に,超音波を動力源とした超音波フェーズドアレイ小型船を提案している. 超音波スピーカを格子状に並べた超音波フェーズドアレイにより,複数の超音波を重ね合わせ,任意の位置に超音波を強め合う焦点を作り出し,この焦点により小型船を任意の方向に駆動させることを可能とする.
Illegal dumping is increasing in agricultural lands and rivers. In particular, Japanese agricultural lands are closed to residential area, and PET bottles, empty cans, packaging containers, plastic bags, and other items used in daily life are discarded there. Therefore, illegal dumping countermeasures are required to prevent for water pollution. Ultrasonic phased array small and noiseless ship has been proposed to retrieve illegal dumping. Ultrasonic phased array is arranged in a grid, and can be amplified ultrasonic waves at any position. Ultrasonic phased array small and noiseless ship can be controlled by ultrasonic waves position.

ultrasonic_phased_array_ship

近年,観賞魚を飼育する需要が高まっている. しかし,飼育初心者は体調が悪化した魚をいち早く発見することは難しい. また,水族館においても各水槽において全ての魚を個別に体調管理することは大変な労力となっている. 我々は,水中の魚に対してカメラを用いて非接触で脈拍数を計測する魚脈拍推定手法の提案を行っている. 非接触による手法であるため,魚にストレスを与えることなく,魚本来の行動に合わせた計測が可能である.
Ornamental fish are kept by many people. However, it is difficult for a beginners to quickly detect unhealthy fish. In addition, it is difficult for aquarists to manage many fish in an aquarium. Stress-free heart-rate estimation method has been proposed to measure heart rate by camera device. This method provides a stress-free measurement with the true behavior of the fish.

fish_heart_rate

消火活動等に従事する消防士は過酷な現場において重量物を運んだりする等,常に危険な環境で活動しており,転倒等の怪我の防止のために歩行状態を監視する必要がある. 我々は,足裏に圧力センサを取り付け,圧力変化から通常と異なる歩き方を検出し,隊員の状態を常に監視可能なシステムを提案している. 通常状態の歩行及び荷物を持った状態の歩行における足裏の圧力変化から疑似重心を算出した場合,歩行時における疑似重心の左右方向及び前後方向における振幅スペクトル強度の最大値が大きく変化することを確認している.
Firefighters are constantly working in a hazardous environment at the scene of disasters. Firefighters monitoring system has been proposed to detect abnormal conditions based on foot pressure during walking. This system can monitors the centeer balance and detect abnormal conditions.

foot_pressure_condition