ネットワークオンチップに基づく革新的な医用画像処理アクセラレータの開発

基于片上网络的创新医学图像处理加速器的开发

基本信息

批准号：
22K11964
负责人：
近藤真史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では，管状組織を含む医用画像を対象に，ネットワークオンチップ(NoC)に基づく管径計測手法とその回路実装を目的としており，主にネットワークトポロジとルーティング手法について検討を行った．まず，提案のNoCに基づいた管径計測手法では，現在の注目画素に対する管壁画素の座標，すなわち既存のNoCでパケットに内包される転送先ルータのアドレスが未知となることから，管壁に至るまでの任意の方向θをパケットに内包することによる動的なルーティングを想定している．このとき，θ方向にパケットを伝搬するためには，tan関数等の演算回路が各ルータに必要となるため，回路面積の著しい増大を招く要因となる．そこで本研究では，探索方向を0～π/4単位に分割することでパケットの移動方向を2方向(0～π/4ならば右・上方向)に限定した上で，現在の移動量に基づいたθ方向の弧の長さと，π/4との弧の長さを大小比較することにより，次に伝搬すべき移動方向を決定する手法を提案した．この手法によれば，移動量のインクリメントと比較のみを以って動的なルーティングを実現可能であり，パケットシミュレーションの結果，tan値を用いたルーティングと同精度で管径を計測できることを確認した．さらに，既存のルーティング手法では，管状組織像上の画素に対応するルータのみが動作しており，NoC全体のルータの使用効率が低下するとともに，パケットが一部のルータに集中する現象が確認されている．この問題を解決するため，本研究ではネットワークのトポロジをトーラス形に拡張し，注目画素から管壁に到達した後の返送ルーティングにおいて，迂回経路を経て返送されるよう制御を施す等，ルーティングの負荷分散手法について検討している．

在本研究项目中，我们旨在开发一种基于片上网络（NoC）的管径测量方法及其电路实现，用于包含管状组织的医学图像，并主要研究网络拓扑和路由方法。首先，在所提出的基于NoC的管径测量方法中，管壁像素相对于当前感兴趣像素的坐标，即包含在现有NoC的数据包中的转发目的地路由器的地址，是未知的。我们通过在数据包中包含任意方向 θ 来假设动态路由。此时，为了在θ方向上传播数据包，每个路由器中都需要诸如tan函数的计算电路，这导致电路面积显着增加。因此，在本研究中，我们通过将搜索方向划分为0到π/4的单位，将数据包的运动方向限制为两个方向（0到π/4为向右和向上），然后我们提出了一种方法来确定通过比较基于角度的θ方向的圆弧长度和π/4方向的圆弧长度来确定下一个移动方向。根据该方法，仅通过增加和比较移动量就可以实现动态路由，并且数据包模拟的结果证实可以以与使用 tan 值进行路由相同的精度来测量管道直径．此外，现有的路由方法中，只有管状组织图像上的像素对应的路由器在工作，这降低了整个NoC的路由器使用效率，导致数据包集中在某些路由器上。为了解决这个问题，在本研究中，我们将网络拓扑扩展为环面形状，并在从感兴趣的像素到达管壁后的返回路由中，通过绕行路线等控制返回路线。正在考虑分布式方法。