菱洋エレクトロ株式会社

井阪 大

検査装置でのGPUの活用とFPGAとの比較検討

2013年7月30日 GTC JAPAN 2013

会社概要

NVIDIA製品の取り扱いについて

マシンビジョンにおける活用事例

マシンビジョンデモンストレーション

FPGAとの比較検討

サポート、販売支援

アジェンダ

地域別売上比率 （2012年度）

品目別売上比率 （2012年度）

12%

39%39%

10%

81%

19%

•国内半導体

•海外半導体

•電子部品他

•システム 情報機器

•国 内

•海 外

半導体 計 ：51％

設 立 ： 1961年（昭和36年）2月27日

資 本 金 ： 136億72百万円

代 表 者 ： 代表取締役会長 小川 贒八郎

代表取締役社長 大内 孝好

従 業 員 ： 連結 517名 単体 466名 （2013年1月末）

※ グループ総人員 598名

事 業 内 容 ： エレクトロニクスを中心とした“トータルサービス”

◆ 半導体の販売

◆ システム情報機器の販売

◆ 組込み製品の販売

◆ 上記に関わる技術サポート

◆ 上記に関わる各種サービス

ISO 9001/14001/27001：

国内全拠点（サテライトオフィスは除く）で取得

菱洋エレクトロ 会社概要

4

主要仕入先 半導体・電子部品

5

主要仕入先 システム情報機器

新サービス・ソリューション

医療・ヘルスケア 省エネ・エコ

流 通

３つの市場に向けて、高付加価値のサービス・ソリューションを展開

•Let’s Touch Party （デジタルサイネージ）

•シンカクラウド （クラウド型電子マネー決済システム）

•完全自活型超省エネソリューション （太陽光パネル＋蓄電池＋ハイブリッドLEDシステム） •医用画像外部保管センター：ＳＳＭ

•クラウド・ヘルスケアシステム

NVIDIA製品の取り扱いに関して

NVIDIA Tegra製品 ビジネススタート

2012年 2005年 2013年 2014年

NVIDIA Quadro、NVS、Tesla プロフェッショナル向け製品 ビジネススタート •

CAD、CAE、CGなどグラフィックス での展開

GRID、マシンビジョンなど組み込み用途での領域拡大

NVIDIA製品におけるビジネス展開

菱洋エレクトロでは、半導体、システム情報機器でお取引のある製造業のお客様へNVIDIA GPU製品の提案を実施してまいります。

ターゲットエリア ①リモートク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

②GPUコンピューティング

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

③GPU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

（Tegra、Tesla）

検査機器の製品開発動向と今後の課題

• CPUは処理が追いつかなく、リアルタイム処理が困難で将来性に不安

• FPGAは専用基板を作成しハード開発工程が追加しコスト増

カメラ画素の高解像度化への対応

• 部品の搭載・装着位置の不良検査/はんだ量の検出などでは3D検査が必須

• FPGAへIPを搭載し実現できるが、再評価（論理合成->配置配線）に時間を要しコスト増

• DSPを多く搭載したFPGAを選択すれば対応可能だが、それに応じたメモリが必要

撮影対象部分の各種画像処理の高速化

• システム性能向上に伴い、FPGAのチップをアップグレードするとかなりのコストアップ

• FPGAチップは最先端プロセスを使用し低消費電力が売りだが、価格とのトレードオフがある

システムコスト/消費電力の低減化

• FPGA設計者の人材不足の為、ノウハウ継承やメンテナンスができていない

• 特に回路図などは担当者の設計思想が反映されやすく、担当者不在時の対応が問題化

メンテナンス性の最適化

画像処理を中心にFPGA/DSPからの置き換え検討が増加中

採用事例:医療画像処理/製品検査/非破壊検査/動態検知システム、他

海外事例、NVIDIA提案事例

Siemens様 超音波診断装置向け

（GTC2013 米国 Siemens様より講演有）

医療画像処理/製品検査/非破壊検査/動態検知システム等

デモンストレーション -マシンビジョンにおける活用事例

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１、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る開発対応をPC対応にてコスト削減。

機能としては、カメラからの動画をGPU利用により、高速画像処理を行いリアルタイム性の実現。

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。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、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

活用事例① アイエスシー（株）様

２、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可能

活用事例② JFEテクノリサーチ（株）様

印刷文字検査処理システム

・ 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を高速処理を。

FPGAとの比較検討 -FPGAとは？利点は？

-GPUの利点は？

FPGAダウンロードファイル

FPGA（field-programmable gate array）

ＦＰＧＡのデザインと書き込み

• HDLコード •－－－－－－

•－－－－－－－－

•－－－－

合成（HDLから回路を推論）

配置配線（FPGAのどのリソースを使用するか決定）

FPGA内部ブロックイメージ図

•SRAMベースの回路書き換え可能なロジック・デバイス

•周辺機能を取り込めるなど、カスタマイズ性高い

•F/FベースのIOの為、高精度の入出力処理が可能

•多種多様な最新機能が内蔵されており、高価なものも

•ASSP

•ASIC

•Dedicated

•Chip

•uC

• 標準化が確立していない

•ブロック間インターフェイスの整合が

最後まで決まらない

•機種 3 •基幹

ASIC

/ASS

P FPGA

•機種 2 •基幹

ASIC

/ASS

P FPGA

• 10~20機種を同時に立ち上げるには

• しかも6カ月以内に垂直立ち上げ

•機種１ •基幹

ASIC

/ASS

P FPGA

機種間の差異を、FPGAのプログラマビリティで吸収

IF/プロトコルの異なるASIC/ASSPとの共存、

他、高精度を要求する処理

FPGAの特長を生かせる事例

仕様 RTL開発

ロジック開発 基板実機検証 テスト

機器

組み込み

FPGA開発（3ヶ月-6ヶ月）

GPU

設計データ/変更可能

・GPUを用いた開発の場合、初期投資コストが抑えられる

→PCI Express対応PCがあれば、初期評価・検証がすぐ可能

・設計変更時、再度、論理合成->配置配線など工程増大

→GPUの場合、ソフトソリューションの為ハードの制限は受けにくい

GPUを使用した開発フローとその利点

FPGAとGPUの比較検討

FPGAとの比較、まとめ

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

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 サポート・支援体制

PCN・EOL情報に関して

PCN、EOLのアナウンスは、早期のご提供を実施

ロードマップ情報の提供

ご採用いただく製品に関して、最新のロードマップ情報をご提供いたします。

優先的に貸出機のご提供なども実施。

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いたします。

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

提携パートナー

菱洋エレクトロでは、GPGPUでの構築実績を多く持つ企業をパートナーとして、ハードウェアーだけでなく、GPUを使用した高速化サービスのご提案を実施しております。

お客様のご要望に合わせまして、パートナーのご紹介させていただき、GPUを使用した高速化の支援を実施します。

GPGPUポーティングパートナー 5社

・ 画像処理/マシンビジョン系パートナー様 2社

－ 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 2社様

フォローアップセミナーご案内

【日時】 2012年10月16日（水）13：30～18：00

【定員】 100名

【対象】 製造業様

【参加費】 無料＜事前登録制＞

【会場】 ベルサール八重洲

【お申込み】

準備が整い次第 メールでのご案内、

弊社 ホームページにてご案内させていただきます。

10月16日（水）にベルサール八重洲にて、下記のセミナーを開催いたします。

今回は、GPUの活用を検討されている製造業のお客様を対象

・ NVIDIA 最新製品情報

・ GPUコンピューティング最新情報

・ 画像処理におけるCUDA高速化のKnowHow

・ FPGAとGPUでの比較検討 等

画像処理、検査装置でGPUコンピューティング導入をご検討されているお客様にお役にたてる内容になっております。

詳細が確定しましたら、別途 ご案内させていただきます。

展示検討中：FPGA vs GPU バトルボードデモ

デモご協力：アイエスシー株式会社様

※デモ構成内容に変更が発生する場合がございますが、

カメラ取り込み後の高速画像処理

– 高画素化への対応も容易な点をアピール

GPU（ソフト）とロジック（ハード）の処理比較

– メモリ使用率

– 開発期間、開発費、他

NVIDIA主催無償セミナー情報

■2013年9月26日（木）

定員：20名

場所：エヌビディア東京オフィス

1) 15:00–17:30 画像処理のためのCUDA、 エヌビディアジャパン 森野 慎也

2) 17:30–18:00 Q&A GPUコンピューティングに関するご質問に エヌビディアスタッフがお答えします

■2013年8月28日（水）

定員：20名

場所：エヌビディア東京オフィス

1) 15:00–17:30 画像処理のためのCUDA、 エヌビディアジャパン 森野 慎也

2) 17:30–18:00 Q&A GPUコンピューティングに関するご質問に エヌビディアスタッフがお答えします

■画像処理のためのCUDA

画像処理におけるCUDAの特性について、デバイスアーキテクチャ、開発フローなどを、他のデバイス(CPU、FPGA)と対比することで、明らかにします。

CUDAにおける並列処理の考え方、Visual Studio上でのCUDAプログラムの開発法など、

CUDAによる開発を開始するために必要な情報を、まとめて、皆様に紹介し、

本題となる画像処理については、アフィン変換、画像フィルタなど、比較的平易な内容を扱いますが、

あわせて、GPU向けデバッガである、Nsight Visual Studio Edition(NVSE)を用いたCUDAプログラムのデバッグ、プロファイリングについても、基本的な操作や、結果の解釈が行えるよう、説明を行います。

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展示ブースのご案内

菱洋エレクトロ

ブースNo,17

JFEテクノリサーチ様

ブースNo,21

何かございましたら菱洋ブースへお越し下さい！！