高位合成によるFPGA実装向けSIFTアルゴリズムの構成法の基礎検討

摘要

SIFTアルゴリズムは画像認識のための特徴点検出·特徴量記述の方法のひとつである。SIFTは拡大縮小·回転·照明変化に強いとされる、計算負荷が高く、現在の組込みプロセッサによるソフトウェア処理では実時間処理は困難である。本稿では、再構成可能ハードウェアを搭載した自律移動機器向け組込みシステムを想定し、そのためのSIFTのハードウェアアクセラレータの開発を目指し、システム構成法の基礎検討を進める。それぞれの自律移動機器によって異なり、また状況によって変化する各種パラメータ（画像サイズ、フレームレート、検出や記述の精度、回路規模、消費エネルギーなど）に柔軟に対応するため、動作記述言語Impulse-Cによる高位合成系を用いる。最大の演算精度と速度性能をもつ構成をベースとして、中小規模のFPGAに搭載するため、最も計算負荷の高いガウシアンフィルタ部分の演算器·レジスタの量をおよそ1／66まで削減した。このとき、演算精度は保ちつつ速度性能は1／30程度まで低下するが、100MHz程度の動作周波数でVGAサイズ10fps以上の性能を見込む。