[發明專利]一種基于隨機計算和稀疏計算的圖像識別卷積層結構

在審

• 申請號: 202210093892.9
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114429553A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 熊興中;董亞;駱忠強
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: G06V10/44
• 分類號: G06V10/44;G06V10/764;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

1.一種基于隨機計算和稀疏計算的圖像識別卷積層結構，其特征在于，包括：

稀疏處理模塊：對輸入的圖像特征圖和對應的權值進行與邏輯處理，與邏輯結果為1時，輸出該位置的輸入的圖像特征圖和對應的權值，與邏輯結果為0時，輸出結果0；

隨機計算模塊：接收稀疏處理模塊輸出的輸入的圖像特征圖和對應的權值，將輸入的圖像特征圖和對應的權值從二進制域轉換至概率域，在概率域中，執行輸入的圖像特征圖和對應的權值的乘法計算，并將若干個乘法計算結果相加；

卷積模塊：包括若干個并行的卷積核，并行的多個所述卷積核通過稀疏處理模塊和隨機計算模塊完成卷積計算，輸出圖像識別的卷積結果。

2.如權利要求1所述的一種基于隨機計算和稀疏計算的圖像識別卷積層結構，其特征在于，所述隨機計算模塊，包括：

前向轉換模塊：接收稀疏處理模塊輸出的輸入的圖像特征圖和對應的權值，將輸入的圖像特征圖和對應的權值從二進制域轉換至概率域，其中，輸入的圖像特征圖的轉換公式為：

其中，P(x_i)是x_i的概率表達式，x_i表示輸入的圖像特征圖的值，m是x_i的位寬，b_mi是x_i的最高有效位；

對應的權值的轉換函數為：

其中，w_i表示權值，表示進行四舍五入運算；

計算模塊：在概率域中，通過與門邏輯運算執行輸入的圖像特征圖和對應的權值的乘法計算，并采用近似并行計數器將若干個乘法計算結果相加。

3.如權利要求2所述的一種基于隨機計算和稀疏計算的圖像識別卷積層結構，其特征在于，所述前向轉換模塊，還包括：

將輸入的圖像特征圖的值x_i展開成一個只含“0”和“1”的序列S_i，復制第j位的x_i數量為2^j-1，生成序列S_i＝{b_mi,…,b_mi,…,b_ji,…b_ji,…,b_1i}，其中，b_ji的數量為2^j-1,j∈[1,m]，得到由“0”和“1”組成的序列S_i中“1”的概率。

4.如權利要求1所述的一種基于隨機計算和稀疏計算的圖像識別卷積層結構，其特征在于，所述卷積模塊將輸入的圖像特征圖數據和權值存入緩存區，并進行卷積計算。

5.如權利要求4所述的一種基于隨機計算和稀疏計算的圖像識別卷積層結構，其特征在于，所述卷積模塊采用乒乓技術，同時進行下一組權值讀入和上一組卷積計算。