[發(fā)明專利]用于圖像識(shí)別的處理器

在審

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• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN109146763A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國飆
• 申請（專利權(quán)）人: 成都海存艾匹科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T1/20
• 分類號(hào): G06T1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種用于圖像識(shí)別的處理器，它是一種含有三維存儲(chǔ)（3D?M）陣列的分布式模式處理器。該處理器含有多個(gè)存儲(chǔ)處理單元，每個(gè)單元都含有一模式處理電路和至少一3D?M陣列。該3D?M陣列堆疊在模式處理電路上方，并存儲(chǔ)圖像模型庫等。模式處理電路根據(jù)該圖像模型庫對輸入的用戶圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，更確切地說，涉及用于圖像識(shí)別的處理器。

背景技術(shù)

模式匹配和模式識(shí)別指在目標(biāo)模式（被檢索的模式，target pattern）中查找與檢索模式（用于檢索的模式，search pattern）相同或接近的模式。其中，模式匹配要求查找到相同的模式，模式識(shí)別僅要求查找到接近的模式。除了特別說明，本說明書不區(qū)分模式匹配和模式識(shí)別，并用模式處理來統(tǒng)稱各種對模式進(jìn)行的操作。

模式處理（包括模式匹配和模式識(shí)別）應(yīng)用廣泛。常用的模式處理包括字符串匹配、代碼匹配、語音識(shí)別和圖像識(shí)別等。字符串匹配廣泛用于大數(shù)據(jù)分析（如金融數(shù)據(jù)分析、電商數(shù)據(jù)分析、生物信息學(xué)）等領(lǐng)域：從大數(shù)據(jù)（目前多為文本數(shù)據(jù)庫，含有目標(biāo)字符串）中查找檢索字符串，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。代碼匹配廣泛用于防惡意軟件（anti-malware，如網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算機(jī)殺毒）等領(lǐng)域：從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中查找病毒標(biāo)識(shí)（virus signature）或檢查網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包是否符合網(wǎng)絡(luò)規(guī)范（network rules），從而決定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包是否安全。語音識(shí)別將通過語音傳感器搜集到、或存儲(chǔ)在語音檔案庫中的語音信號(hào)與聲學(xué)模型庫和語言模型庫匹配。圖像識(shí)別將通過圖像傳感器搜集到、或存儲(chǔ)到圖像檔案庫中的圖像信號(hào)與圖像模型庫匹配。

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的模式庫（包括檢索模式庫和目標(biāo)模式庫）已成為大型數(shù)據(jù)庫（TB級(jí)到PB級(jí)，甚至EB級(jí)）：檢索模式庫（包括所有用于檢索的模式）的數(shù)據(jù)量已經(jīng)很大，而目標(biāo)模式庫（包括所有被檢索的模式，通常為用戶數(shù)據(jù)庫）的數(shù)據(jù)量則更為巨大。目前計(jì)算機(jī)采用的von Neumann架構(gòu)已不能滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代對模式處理的要求。在vonNeumann架構(gòu)中，用于處理模式的處理器和用來存儲(chǔ)模式的存儲(chǔ)器是分離的：存儲(chǔ)器（如硬盤、光盤、磁帶等）僅用作存儲(chǔ)模式數(shù)據(jù)，而不能對它進(jìn)行任何模式處理；所有的模式處理都由外置處理器（如CPU、GPU）來完成。眾所周知，分離的處理器和存儲(chǔ)器之間帶寬有限，光是從模式庫中讀出所有數(shù)據(jù)就需要很長時(shí)間，更何況對它們進(jìn)行處理分析。因此，對大型模式庫的模式處理需要耗費(fèi)很長時(shí)間。

模式處理的一個(gè)典型應(yīng)用是圖像識(shí)別。圖像識(shí)別的一種手段是根據(jù)圖像模型庫對用戶圖像進(jìn)行模式識(shí)別。其中，圖像模型庫存儲(chǔ)大量的圖像模型。在識(shí)別時(shí)，模式處理器將用戶圖像數(shù)據(jù)與圖像模型庫中的圖像模型一一比較，尋找最接近的圖像模型。由于傳統(tǒng)圖像處理器（如CPU、GPU）內(nèi)核數(shù)量有限、模式識(shí)別平行度較低，且圖像模型庫存儲(chǔ)在外存（如硬盤）中、圖像處理器獲取圖像模型耗時(shí)較長，故傳統(tǒng)圖像處理器在處理圖像識(shí)別時(shí)效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提高圖像識(shí)別的效率。

本發(fā)明的另一目的是提供一種能高效地進(jìn)行圖像識(shí)別的處理器。

為了實(shí)現(xiàn)這些以及別的目的，本發(fā)明提出一種用于圖像識(shí)別的處理器，它是一種含有三維存儲(chǔ)（three-dimensional memory，簡稱為3D-M）陣列的分布式模式處理器：該處理器不僅能存儲(chǔ)模式數(shù)據(jù)，還能對它實(shí)施模式處理。一個(gè)模式處理器芯片含有多個(gè)存儲(chǔ)處理單元，每個(gè)單元都含有一模式處理電路和至少一存儲(chǔ)至少一模式（目標(biāo)模式或檢索模式）的3D-M陣列。3D-M陣列與模式處理電路的垂直集成帶來很多優(yōu)勢：由于3D-M陣列不占襯底面積，它可以集成在模式處理電路上，這能增加存儲(chǔ)容量、減少芯片面積。更重要的是，由于3D-M陣列和模式處理電路處于同一芯片中且距離很近，它們之間能實(shí)現(xiàn)一大帶寬電連接。通過采用大規(guī)模平行計(jì)算（每個(gè)分布式模式處理器芯片可以含有上萬個(gè)存儲(chǔ)處理單元），分布式模式處理器能對大型模式庫實(shí)現(xiàn)快速模式處理。