画像処理はＦＰＧＡからＧＰＵへ
NVIDIA
マシンビジョンにおけるＧＰＵ活用
菱洋エレクトロでは、製造業のお客様へ幅広くNVIDIAのGPU製品の提案を実施して参りました。
今回はGPUが画像処理に如何に適した技術であるかを、事例など交えながらご説明いたします。
ＧＰＵ製品拡販のターゲットエリアとしてはおおきく次の３分野に注力し、既に数多くの実績をあげております。
�．螢癲璽肇�ライアントソリューション
・NVIDIA GRIDによる、ワークステーションのシンクライアント化の提案
・WAN経由でのリモートクライアントの提案
→ HP BladeWorkstatioｎでの実績多数
�■韮丕侫灰鵐團紂璽謄�ング
・医療画像、検査装置、セキュリティ関連など“マシンビジョン”用途におけるGPU高速化の提案
��ＧＰＵコンピューティングによる新規市場開拓
・様々な用途でのGPUコンピューティングの活用（製品：Tegra/Tesla）
今回は�△裡韮丕侫灰鵐團紂璽謄�ングについて、検査機器の実績例をもとに画像処理におけるGPU活用のメリットをご紹介いたします。
現在、マシンビジョン案件のなかでも画像処理を中心に、ＦＰＧＡ/ＤＳＰからＧＰＵへの置き換え検討が増加しております。
医療画像処理、製品検査、非破壊検査、導体検知システムなど、ＧＰＵへの置き換えは幅広い製品で取り入れられているのです。
検査機器の画像処理に求められる主な要因は “より高画質に！より高速に！” と性能の高機能化が求められています。
その反面、 “よりローパワーに！よりローコストに！” と矛盾する要因も併せて必須条件として求められており、現場の設計者にとっての悩みを複雑にしているのです。
少量多品種な検査機器の画像処理には、高機能なＦＰＧＡが用いられるケースが非常に多く見受けられます。
画像処理にＦＰＧＡを用いる大きなメリットとしては
・高機能/高精度
・カスタマイズ性の高さ
・少量対応可能
などがあげられます。
短期間に設計を垂直立ち上げしなければならないケースや、ブロック間のインターフェースの整合が最後まで決まらないケースなどには、ＦＰＧＡの特徴が生かされ、その融通性の高さが重宝されます。
しかしながら、求められる製品の高性能化、そして相反するローパワー、ローコスト要求に対して、その構成が複雑な高機能なＦＰＧＡの設計では、設計変更時などにおいての設計のやり直し工程は設計者の大きな負担になり、スケジュールも圧迫します。
ＧＰＵを用いた場合にはPCI Express対応PCがあれば、すぐに初期評価・検証が始められるので初期投資コストは低く、また、GPUはソフトソリューションであるため、ハードの制約も受けづらいというメリットがあります。
近年、高性能化が著しい画像処理の世界では、よくある設計変更において迅速に対応できるGPUが注目されてきているのです。
GPUを使用するメリット
●高速化と低消費電力を要求するアプリーケーション
→大量のGPUコアで一斉に処理し、処理後はスタンバイへ
●少量かつPCベースで構築可能なアプリケーション
→市販PCにグラボを差し込むだけで即評価可能
●ソフトウェア開発にロードマップを持たせたい開発
→CUDAを使用すればシームレスな開発が可能
＊GPU初心者の方向け GPU紹介記事
『製造現場での“高速化”革命！！時代はCPUから「GPU」へ』
FPGAを使用するメリット
●高精度入出力が必要なアプリケーション
→GPUはPCIEを介する為、高精度な割り込み処理には不向き
●多量多品種を想定したアプリケーション
→多量生産の場合、チップのコストメリット有
●ベンダーロックされず柔軟な開発
→OpenCLを使用すればチップベンダーに左右されません
菱洋エレクトロはGPUビジネスにおいて、強力な設計パートナーとともにお客様のご要望にあわせたGPU設計における“高速化支援”を行っております。
数ある支援実績の中から、パートナーの設計によるGPU活用事例のほんの一部をご紹介したいと思います。
活用事例１ 〜パートナー：アイエスシー�衢諭�
[装置化でしか実現できなかった高速処理をPCにて対応]
画像認識分野でこれまで専用装置によって行われていた開発対応を、GPU設計によりPC対応を実現しコスト削減を行った。
またカメラからの動画に対しGPU利用によって高速画像処理を行い、リアルタイム性の実現を図った。
上記は、動体検知を応用してカメラで撮像した動体物を画像処理することによってリアルタイムに人数カウントなどが行えるシステム構成である。
撮像したデータをメモリに保存し、解析を行いモニター上に描画する。これをCPUで行わせた場合、現状のスペックでは1秒で1フレーム程度だが、GPUコンピューティングを活用すると1秒で約60フレームのリアルタイム性を持たせることが可能である。
＊アイエスシー�蠹臓，離ぅ鵐織咼紂宍�事 紹介
『「高速」「リアルタイム」─あらゆる業務の“常識”を革新！』
活用事例２ 〜パートナー：JFEテクノリサーチ�衢諭�
[印刷文字欠陥の高速高精度検出での活用]
GPUを活用することで、従来対応しきれていなかった印刷文字の欠陥検出を高精度に行うことを可能とした。
印刷文字検査処理システム
（画像拡大）
●基準画像と検査画像のパターンマッチング処理の高精度化
●欠陥検出判定の高精度化、並びに高速処理化
＊その他 GPU実績事例
『これまでの”不可能を可能に”変える、「GPGPU」の真価はいかに？』
菱洋エレクトロではお客様のニーズ/フェーズに合わせた様々なサポート体制をそろえております。
ここではその一例をご紹介いたします。
PCN・EOL情報
PCN、EOLのアナウンスは、早期の情報提供
ロードマップ情報
ご採用いただく製品に関して、常に最新のロードマップ情報を提供
優先的に貸出機のご提供なども可能
新製品の検証用特別価格でのご提供
検証でご使用いただく製品を特別価格にてご提供
GPUコンピューティングでのご支援
無償トレーニングのご案内
オンサイトトレーニングの実施（有償）
支援パートナーのご紹介（下記参照）
GPGPUポーティングパートナー
画像処理/マシンビジョン系パートナー様
− アイエスシー株式会社様 http://www.isc-net.co.jp/
− JFEテクノリサーチ株式会社様 http://www.jfe-tec.co.jp/
解析/学術系パートナー様 3社
− 株式会社爆発研究所様 http://bakuhatsu.jp/ 他
いまやマシンビジョンの画像処理には、GPU技術が欠かせないといっても過言ではないでしょう。
しかしながら、お客様が始めてGPUを導入する際には、一体どのように導入し、どう活用するの？どの程度の費用対効果が見込めるの？など、様々な不安を感じ、本当に自社工程において無事稼動するのか？など、悩まれることも少なくないでしょう。
菱洋エレクトロは、GPU技術とは何ぞや？というご質問から導入までのご支援にのみならず、導入後のサポートに至るまでお客様のご要望に合わせ、責任を持ってご対応いたします。
どんな切り口でもかまいません。どうぞお気軽にご相談ください。
会社紹介
NVIDIA
NVIDIA社は米国カリフォルニア州にある半導体メーカー。コンピュータのグラフィックス処理や演算処理の高速化を主な目的とするGPU（グラフィックス・プロセッシング・ユニット）の設計・開発を行っている。デスクトップパソコンやノートパソコン向けのGPUであるGeForceシリーズ、プロフェッショナル向けでワークステーションに搭載されるQuadroやNVSシリーズで有名だが、近年はスーパーコンピュータ向けの演算専用プロセッサであるTeslaや、携帯電話やスマートフォン・タブレット端末向けのSoC（システム・オン・チップ）であるTegraの開発も手掛ける。
詳しくはhttp://www.nvidia.co.jp/をご覧ください。
