【DLゼミ】XFeat: Accelerated Features for Lightweight Image Matchingharmonylab
公開URL：https://arxiv.org/pdf/2404.19174
出典：Guilherme Potje, Felipe Cadar, Andre Araujo, Renato Martins, Erickson R. ascimento: XFeat: Accelerated Features for Lightweight Image Matching, Proceedings of the 2024 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) (2023)
概要：リソース効率に優れた特徴点マッチングのための軽量なアーキテクチャ「XFeat（Accelerated Features）」を提案します。手法は、局所的な特徴点の検出、抽出、マッチングのための畳み込みニューラルネットワークの基本的な設計を再検討します。特に、リソースが限られたデバイス向けに迅速かつ堅牢なアルゴリズムが必要とされるため、解像度を可能な限り高く保ちながら、ネットワークのチャネル数を制限します。さらに、スパース下でのマッチングを選択できる設計となっており、ナビゲーションやARなどのアプリケーションに適しています。XFeatは、高速かつ同等以上の精度を実現し、一般的なラップトップのCPU上でリアルタイムで動作します。
セル生産方式におけるロボットの活用には様々な問題があるが，その一つとして 3 体以上の物体の組み立てが挙げられる．一般に，複数物体を同時に組み立てる際は，対象の部品をそれぞれロボットアームまたは治具でそれぞれ独立に保持することで組み立てを遂行すると考えられる．ただし，この方法ではロボットアームや治具を部品数と同じ数だけ必要とし，部品数が多いほどコスト面や設置スペースの関係で無駄が多くなる．この課題に対して音𣷓らは組み立て対象物に働く接触力等の解析により，治具等で固定されていない対象物が組み立て作業中に運動しにくい状態となる条件を求めた．すなわち，環境中の非把持対象物のロバスト性を考慮して，組み立て作業条件を検討している．本研究ではこの方策に基づいて，複数物体の組み立て作業を単腕マニピュレータで実行することを目的とする．このとき，対象物のロバスト性を考慮することで，仮組状態の複数物体を同時に扱う手法を提案する．作業対象としてパイプジョイントの組み立てを挙げ，簡易な道具を用いることで単腕マニピュレータで複数物体を同時に把持できることを示す．さらに，作業成功率の向上のために RGB-D カメラを用いた物体の位置検出に基づくロボット制御及び動作計画を実装する．
This paper discusses assembly operations using a single manipulator and a parallel gripper to simultaneously
grasp multiple objects and hold the group of temporarily assembled objects. Multiple robots and jigs generally operate
assembly tasks by constraining the target objects mechanically or geometrically to prevent them from moving. It is
necessary to analyze the physical interaction between the objects for such constraints to achieve the tasks with a single
gripper. In this paper, we focus on assembling pipe joints as an example and discuss constraining the motion of the
objects. Our demonstration shows that a simple tool can facilitate holding multiple objects with a single gripper.
8. 8鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
クロック入力付きFF
Q
Q
S
R
S
R
clk
Q
Q
S
R
D
clk
SRフリップフロップ (SRラッチ)
Dフリップフロップ (Dラッチ)
Q
Q
D
clk
Q
Q
S
R
clk=
=
• clk が 1 の間だけ状態変化が許される
• 入力信号が3本もあるのは冗長
• clk が 1 ののとき，入力 D を記憶する
• D は Delay または Data の意とされる
12. 12鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
非同期 レベルセンシティブクロック入力 エッジトリガクロック入力
SR
S Q
clk Q
D Q
clk Q
R
T Q
clk Q
J Q
clk QK
S Q
clk
Q
D Q
clk
Q
R
T Q
clk
Q
J Q
clk
QK
S Q
QR
T Q
Q
J Q
QK
D
T
JK
赤枠: この資料，青枠: 教科書
14. 14鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
イネーブルつきD-FF
D Q
en
clk
D Q
clk
en
1
0
clk
D
en
Q
• 毎クロック必ず記憶するのが便利とは限らない
• en = 1 であるようなクロック立上り時にだけ入力を記憶する
（あるクロック立上りで記憶するかどうかがその瞬間の en で決まる）
D Q
15. 15鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
立上り・立下り時間を無視して描かれたチャートの解釈
clk
D
en
Q
• 上図のように描かれた場合「クロック立上りの瞬間の D や en
の値」はどこを見ればよいのか?
→ クロック立上りの直前を見る
• D も en も同じ clk に同期した回路から生成されていると考える（完全同
期式回路）．したがって D や en の変化は clk の立上りに先立って起き
ることはない
16. 16鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
レジスタ
D-FFを n 個並べる → n ビットレジスタ
clk
D
Q
clk
15 153 27 9
en
153 27
D Q
en
D Q
en
D Q
en
D Q
en
clk
en
D Q
X
複数ビットをまとめて
このように描く
不定をこのように描いて
済ますこともある
17. 17鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
例: 同期2進カウンタ
+1
8-bit レジスタ
0
0 1 reset
clk
reset
count
count
1 2 30
クロックの立上りの瞬間に en が1だった回数を数える
clk en
en
X
18. 18鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
例: レジスタファイル (32×32ビット，1入力2出力，再掲)
en
en
en
32-bit レジスタ × 32個
en
mux
書き込みデータ
読み出し
レジスタ
番号(1)
読み出し
レジスタ
番号(2)
読み出し
データ(1)
読み出し
データ(2)
書き込み
イネーブル
mux
…
2進デコーダ
書き込みレジスタ番号
32
5
5 5
en
19. 19鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
例: シフトレジスタ
en
en
en
en
en
in out
FIFO (first-in first-out) の記憶回路（queue）として用いられる
20. 20鏡 慎吾 (東北大学): 計算機工学 2016 (11)
レジスタ間遅延とクリティカルパス
A
B
C
D
A → B: 8 ns
B → B: 5 ns
B → C: 2.5 ns
B → D: 7 ns
D → B: 12.5 ns
クリティカルパスの遅延で
全体のクロック周波数の上限が決まる
1 / (12.5 x 10-9) = 80 MHz
• 同期式順序回路: レジスタ間を組合せ回路でつないだもの
• クリティカルパス: レジスタ間の遅延が最大であるような信号経路
