【摘 要】
：
随着硬件设备的计算性能不断增强,具有高密集计算特性的卷积神经网络逐渐得到广泛应用。但在工业板卡、手机等资源受限的嵌入式和移动端场景中,仍难以满足其高功耗、高资源的需求。如何在网络模型轻量化的同时设计具有高能效比的硬件加速器成为研究的热点问题。因此,本文针对轻量化MobileNet卷积神经网络模型进行局部调整与优化,将优化后的模型作为本文的骨干网络,同时基于ARMFPGA异构的嵌入式硬件平台,完成整
论文部分内容阅读
随着硬件设备的计算性能不断增强,具有高密集计算特性的卷积神经网络逐渐得到广泛应用。但在工业板卡、手机等资源受限的嵌入式和移动端场景中,仍难以满足其高功耗、高资源的需求。如何在网络模型轻量化的同时设计具有高能效比的硬件加速器成为研究的热点问题。因此,本文针对轻量化MobileNet卷积神经网络模型进行局部调整与优化,将优化后的模型作为本文的骨干网络,同时基于ARMFPGA异构的嵌入式硬件平台,完成整个骨干网络的硬件加速设计与实现。其主要工作如下:1.设计一种基于MobileNet网络模型的优化方法。在保证骨干网络模型精度的同时,通过BN层与卷积层融合、卷积层替代全连接层以及膨胀卷积替代全局平均池化的组合优化方式,降低计算规模,使网络模型的拓扑结构更加统一,更适于部署在资源受限的硬件平台上。2.提出一种加速器计算引擎。基于8bit参数量化策略,从像素级、循环级、层级和任务级四个方面出发,以层间流水线、模块化的方式构建加速器计算引擎,充分挖掘骨干网络加速设计中计算的并行性,提高硬件加速执行的效率。3.设计一种参数匹配搜索策略。基于ARM-FPGA异构的嵌入式硬件平台,从资源总量、吞吐率和带宽的约束,建立加速器性能评估模型,通过参数匹配搜索算法,实现加速器并行推理过程中最优参数组合的匹配。4.实验与结果分析。首先基于优化前后的MobileNet网络模型,从参数规模和分类精度方面,确定8bit数据位宽的定点化方案,相比于优化前的MobileNet网络模型,在保证精度的同时参数量减少6.7%,验证了网络模型优化方法的有效性;其次通过AXU5EV嵌入式平台验证本文加速器性能,其整体功耗及分类速度为6.51W和236.8fps,相比于CPU和GPU而言,功耗分别降低10倍和18.4倍,而分类速度提升7.6倍和1.3倍;最后与近些年同类加速器相比,在分类精度、速度及功耗方面取得了更好的平衡,为卷积神经网络在资源受限的硬件平台上应用提供了一定参考。
其他文献
目标检测是计算机视觉中非常重要的研究领域,在智能驾驶、卫星遥感、机器人视觉等领域均得到广泛应用。环境感知模块作为自动驾驶的“眼睛”,全面而准确的检测对于自动驾驶的安全性极为重要。当前,一种成本低的方式是基于相机传感器的视觉检测方法,大多数方法采用单一焦距的相机,无法兼顾大视野和远距离小目标的检测,因此本文提出了一种基于长短焦相机的目标检测与融合算法。主要研究内容如下:1.针对实时性要求,本文构建了
移动机械臂是移动基座和固定机械手臂的结合。移动机械臂既具备移动基座的大范围工作空间,又具备固定机械臂的可操作性和灵活性,在蓬勃发展的智能制造业中扮演着重要角色。移动机械臂的路径规划算法和运动控制策略是当前机器人领域中的一大研究热点。此外,倾覆稳定是移动机械臂正常工作的前提,而末端的负载是导致移动机械臂发生倾覆的主要原因。因此,研究移动机械臂系统的数学建模、路径规划和基于倾覆稳定性的运动控制具有重要
随着汽车保有量的迅速增长,交通运输安全形势日益严峻,事故频发,保障行车安全迫在眉睫。研究具有环境感知、决策与控制的智能车辆是解决上述问题的最佳途径。本课题基于场论,提出了一种考虑道路环境和车辆特性的综合势能场模型,并利用隐马尔可夫模型进行避撞决策。随后采用模型预测方法对规划路径进行跟踪,实现了动态车流下的避撞路径规划与控制。首先,对影响车辆行驶风险的因素进行了分析,具体包括道路曲率、道路坡度、道路
在现代工业发展过程中,机械设备朝着精密化、高效率化的方向发展,对机械设备运行状态监测的需求也越来越高,检测机械设备运行的润滑系统中设备磨损产生的磨粒可以对设备运行状态有一个直观、高效的了解。装备润滑脂磨粒快速检测装置可以对不具备架设润滑监测装置条件的大型机械装备内部润滑油脂进行采样,通过采集采样油脂内装备磨粒图像信息,来监测大型机械装备的运行状态。采集图像信息需要良好的照明条件,因此设计装备润滑脂
随着科技的迅猛发展,机械设备的自动化程度逐渐增高,同时机械系统也变得越来越复杂。如果系统中某一零部件发生故障,极易引发连锁反应,造成其它零部件的损伤,这给故障诊断带来了巨大的挑战。滚动轴承是旋转机械必不可少的一类零件,对旋转机械的正常运行起着至关重要的作用。由于工作环境潮湿且长期处于高负载、高速旋转的工作状态,滚动轴承也是极易损坏的零部件,因此,研究高效的滚动轴承智能故障诊断方法具有非常重要的工程
智能驾驶汽车能够改善车辆驾驶过程中的安全性,同时提高车辆的可操作性与驾驶舒适度,智能驾驶汽车的关键技术在于对车辆周围驾驶环境的精确感知,当前技术条件下,使用单一传感器作为汽车感知设备往往会存在局限。所以,智能驾驶汽车的研究者与汽车公司往往采用多传感器融合的方式以获取精确的环境感知。基于当前的研究现状与应用场景,本文提出了一种基于数据增强与多传感器融合环境感知方法,以进行智能驾驶汽车驾驶环境感知技术
针对老年人家居行为识别中的隐私保护、跌倒检测和识别率低的问题，本文提出了一种新的基于WiFi信号的人体行为识别算法。首先，在模拟家居环境中自主采集了10种老年人日常行为（喝水、跌倒、坐-躺下等）;然后对提取到的WiFi信道状态信息用巴特沃斯滤波器降噪，并使用主成分分析方法数据降维；最后将处理后有清晰特征的CSI信号输入到基于注意力的双向长短时记忆模型用于行为分类，高效的双向结构和注意力机制不仅产生
加强女职工权益保护,对进一步提升工会女职工工作水平,促进工会职能的有效发挥具有不容忽视的作用。本文结合基层工会女职工工作事例,围绕女职工权益保护工作,对如何提升女职工工作实效提出相关建议。