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一種基于三維可變換CNN加速結(jié)構(gòu)的并行度優(yōu)化搜索算法
屈心媛, 徐宇, 黃志洪, 蔡剛, 方震
2022, 44(4): 1503-1512. doi: 10.11999/JEIT210059  刊出日期:2022-04-18
關(guān)鍵詞: 現(xiàn)場可編程門陣列, 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò), 硬件加速
現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)被廣泛應(yīng)用于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)的硬件加速中。為優(yōu)化加速器性能,Qu等人(2021)提出了一種3維可變換的CNN加速結(jié)構(gòu),但該結(jié)構(gòu)使得并行度探索空間爆炸增長,搜索最優(yōu)并行度的時間開銷激增,嚴(yán)重降低了加速器實現(xiàn)的可行性。為此該文提出一種細(xì)粒度迭代優(yōu)化的并行度搜索算法,該算法通過多輪迭代的數(shù)據(jù)篩選,高效地排除冗余的并行度方案,壓縮了超過99%的搜索空間。同時算法采用剪枝操作刪減無效的計算分支,成功地將計算所需時長從106 h量級減少到10 s內(nèi)。該算法可適用于不同規(guī)格型號的FPGA芯片,其搜索得到的最優(yōu)并行度方案性能突出,可在不同芯片上實現(xiàn)平均(R1, R2)達(dá)(0.957, 0.962)的卓越計算資源利用率。
基于迭代交替優(yōu)化的圖像盲超分辨率重建
陳洪剛, 李自強, 張永飛, 王正勇, 卿粼波, 何小海
2022, 44(10): 3343-3352. doi: 10.11999/JEIT220380  刊出日期:2022-10-19
關(guān)鍵詞: 圖像盲超分辨率重建, 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò), 模糊核估計, 噪聲水平估計, 迭代交替優(yōu)化
基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像超分辨率重建算法通常假設(shè)低分辨率圖像的降質(zhì)是固定且已知的,如雙3次下采樣等,因此難以處理降質(zhì)(如模糊核及噪聲水平)未知的圖像。針對此問題,該文提出聯(lián)合估計模糊核、噪聲水平和高分辨率圖像,設(shè)計了一種基于迭代交替優(yōu)化的圖像盲超分辨率重建網(wǎng)絡(luò)。在所提網(wǎng)絡(luò)中,圖像重建器以估計的模糊核和噪聲水平作為先驗信息,由低分辨率圖像重建出高分辨率圖像;同時,綜合低分辨率圖像和估計的高分辨率圖像,模糊核及噪聲水平估計器分別實現(xiàn)模糊核和噪聲水平的估計。進(jìn)一步地,該文提出對模糊核/噪聲水平估計器及圖像重建器進(jìn)行迭代交替的端對端優(yōu)化,以提高它們的兼容性并使其相互促進(jìn)。實驗結(jié)果表明,與IKC, DASR, MANet, DAN等現(xiàn)有算法相比,提出方法在常用公開測試集(Set5, Set14, B100, Urban100)及真實場景圖像上都取得了更優(yōu)的性能,能夠更好地對降質(zhì)未知的圖像進(jìn)行重建;同時,提出方法在參數(shù)量或處理效率上也有一定的優(yōu)勢。