No.31「GPGPUによる画像処理システムの高速化(1)」

No.31
GPGPUによる画像処理システムの高速化(1) ~高速画像処理を実現するソフトウェア~

GPGPU の特徴

GPUはグラフィック用に開発された演算装置であり、これを一般的な目的に応用する技術をGPGPU(General-purpose computing on graphics processing units)と呼んでいます。GPUは、動画像処理に必要な演算の繰り返し処理のため、数百のコアに並列計算処理を行わせることにより、汎用CPUの数百倍の計算速度が発現するというものです。一般的な処理に用いる場合には、並列演算処理を最適化することが重要で、処理速度はプログラムにより大きく異なります。

今回、画像処理における各処理について、並列演算処理を最適化したパッケージソフトを開発しました。今後、高速画像処理ソフトへの展開が期待されます。

GPUと CPUの処理速度比較

代表的なGPUであるNVIDIA® GeForce®GTX 580と代表的なCPUであるIntel® Core™ i7の、処理速度を比較しました(写真1)。580万画素で標準的なグレースケール画像を取り込み、画像演算(差分画像、加算画像)・画像移動(拡大、縮小、回転)・画像変換(エッジ強調、平滑化、鮮鋭化)およびパターンマッチング処理を比較しました。GPUでの演算速度は画像処理に用いられる全ての処理機能でCPUの十倍近い速度になっており、これらを組み合わせることにより、パソコンで高精度・高速の画像処理が可能となります(図1)。

また、お客様独自の処理についても、パッケージ化された上記ソフトの組み合せとアレンジで高速化することが可能です。

適用分野

本技術の適用分野としては、高精度印刷文字欠陥検出の印刷検査システムを始めとする高速処理が必要とされる画像処理システムが有力です。また、画像の高精細化による情報の膨大化と処理の多重化への対応が必要とされる画像処理を組み込んだ分析・制御装置などへの適用も考えられます。

写真1 GPUとCPU装置の外観
GPU:NVIDIA® GeForce® GTX 580 写真1 GPUとCPU装置の外観
CPU:Intel® Core™ i7
写真1 GPUとCPU装置の外観
図1 画像処理機能ごとのGPU(GTX580) のCPU( Core™ i7)に対する処理速度比較
図1 画像処理機能ごとの
GPU(GTX580)のCPU( Core™ i7)に対する処理速度比較

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