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基于RISC-V的深度可分离卷积神经网络加速器

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计算机学报 2024年

作者：曹希彧陈鑫魏同权华东师范大学计算机科学与技术学院

在人工智能时代，RISC-V作为一种新兴的开源精简指令集架构，因其低功耗、模块化、开放性和灵活性等优势，使之成为一种能够适应不断发展的深度学习模型和算法的新平台.但是在硬件资源及功耗受限环境下，基础的RISC-V处理器架构无法满... 详细信息

在人工智能时代，RISC-V作为一种新兴的开源精简指令集架构，因其低功耗、模块化、开放性和灵活性等优势，使之成为一种能够适应不断发展的深度学习模型和算法的新平台.但是在硬件资源及功耗受限环境下，基础的RISC-V处理器架构无法满足卷积神经网络对高性能计算的需求.为了解决这一问题，本文设计了一个基于RISC-V的轻量化深度可分离卷积神经网络加速器，旨在弥补RISC-V处理器的卷积计算能力的不足.该加速器支持深度可分离卷积中的两个关键算子，即深度卷积和点卷积，并能够通过共享硬件结构提高资源利用效率.深度卷积计算流水线采用了高效的Winograd卷积算法，并使用2×2数据块组合拼接成4×4数据片的方式来减少传输数据冗余.同时，通过拓展RISC-V处理器端指令，使得加速器能够实现更灵活的配置和调用.实验结果表明，相较于基础的RISC-V处理器，调用加速器后的点卷积和深度卷积计算取得了显著的加速效果，其中点卷积加速了104.40倍，深度卷积加速了123.63倍.与此同时，加速器的性能功耗比达到了8.7GOPS/W.本文的RISC-V处理器结合加速器为资源受限环境下卷积神经网络的部署提供了一个高效可行的选择.

关键词：神经网络深度可分离卷积 RISC-V Winograd快速卷积硬件加速

基于邻域向量主成分分析图像增强的旁瓣弱光信号检测方法

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中国激光 2024年第6期51卷 109-123页

作者：王拯洲王力段亚轩李刚魏际同中国科学院西安光学精密机械研究所先进光学仪器研究室陕西西安710119

针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题,笔者提出了基于邻域向量主成分分析(NVPCA)图像增强的旁瓣弱光信号区域波峰参数检测方法。采取的主要优化措施为:首先,将旁瓣图像中的每个像素... 详细信息

针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题,笔者提出了基于邻域向量主成分分析(NVPCA)图像增强的旁瓣弱光信号区域波峰参数检测方法。采取的主要优化措施为:首先,将旁瓣图像中的每个像素和它的8邻域像素看作一个列向量,构建一个9维数据立方体,选择主成分分析变换后的第1维数据为NVPCA图像;其次,通过角度变换转化检测对象,检测所有方向上一维旁瓣曲线的各个波峰参数,获得旁瓣弱光信号区域能量的量化分布;然后,搜索每个旁瓣波峰在所有方向上的极大值位置点,连接对应位置点生成每个旁瓣波峰的极大值圆环,计算各极大值圆环的灰度均值;最后,选择大于局域对比度方法(LCM)目标分离阈值且最小的极大值圆环的灰度均值作为整个旁瓣光束的最小可测信号。实验结果表明,采用基于NVPCA图像增强的旁瓣弱光信号检测方法能够从旁瓣图像的第5波峰环分离和提取最小可测信号,动态范围比值提升至原来的1.528倍,各旁瓣波峰参数满足精度要求,为未来大型激光装置强激光远场的精确测量奠定了基础。

关键词：远场测量邻域向量主成分分析旁瓣光束衍射反演角度变换旁瓣波峰参数检测

基于NVPCA图像增强的旁瓣弱光信号检测方法

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中国激光 2024年

作者：王拯洲王力段亚轩李刚魏际同中国科学院西安光学精密机械研究所先进光学仪器室

针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题，本文提出了基于邻域向量主成分分析图像增强的旁瓣弱信号区域波峰参数检测方法。主要优化措施：首先，将旁瓣图像中的每个像素和它的8邻域像... 详细信息

针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题，本文提出了基于邻域向量主成分分析图像增强的旁瓣弱信号区域波峰参数检测方法。主要优化措施：首先，将旁瓣图像中的每个像素和它的8邻域像素看作一个列向量构建一个9维的数据立方体，选择PCA变换后第一维数据为NVPCA图像；其次，通过角度变换转化检测对象，检测所有方向一维旁瓣曲线的各个波峰参数，获得旁瓣弱信号区域能量的量化分布；然后，搜索每个旁瓣波峰在所有方向上的极大值位置点，连接对应位置点生成每个旁瓣波峰的极大值圆环，计算各极大值圆环的灰度均值；最后，选择大于LCM目标分离阈值且最小的极大值圆环的灰度均值为整个旁瓣光束的最小可测信号。实验结果表明，通过基于NVPCA图像增强的旁瓣弱信号检测方法，能够从旁瓣图像第五波峰环分离和提取最小可测信号，动态范围比值提升至1.528倍，各旁瓣波峰参数满足精度要求，为将来大型激光装置强激光远场的精确测量奠定基础。

关键词：远场测量邻域向量主成分分析旁瓣光束衍射反演角度变换旁瓣波峰参数检测

基于BLOB区域和边缘特征分析的准直图像双光学目标识别方法

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光子学报 2024年第2期53卷 244-266页

作者：何文轩王拯洲魏际同王力弋东驰中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100039

针对光路对接准直目标识别算法对双目标粘连状态无法判别的问题,提出了基于二进制大对象(Binary Large Object,BLOB)区域和边缘特征分析的准直图像双光学目标识别方法。首先,对二值化图像进行数字形态学处理,计算全图各BLOB区域的面积... 详细信息

针对光路对接准直目标识别算法对双目标粘连状态无法判别的问题,提出了基于二进制大对象(Binary Large Object,BLOB)区域和边缘特征分析的准直图像双光学目标识别方法。首先,对二值化图像进行数字形态学处理,计算全图各BLOB区域的面积、中心、轴长、区域、有效BLOB区域个数等信息。其次,对有效BLOB区域个数大于1的完全分离双目标准直图像,统计各BLOB区域中心分别为位于两个面积最大的BLOB区域内的BLOB数量,数量小的候选BLOB区域为主激光目标,数量大的候选BLOB区域为模拟光目标。然后,对于有效BLOB区域个数等于1的待识别图像,从左、右、上、下4个方向分别提取模板边缘图像的有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列,搜索有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列的最大相关系数对应的有效坐标序列。当4个方向的相关系数全部大于0.95时,待识别图像为模拟光目标;当4个方向的相关系数都小于0.95时,待识别图像为主激光目标;否则待识别图像为粘连图像。实验结果表明:提出的双光学目标识别算法,不仅能够识别完全分离的模拟光目标和主激光目标,误差小于3个像素,处理时间小于1 s,而且能够判别处于粘连状态的光学目标和单个独立的光学目标,满足光路对接准直图像识别算法对于自适应性、精度和效率的要求。

关键词：光路对接准直 BLOB区域边缘特征分析双光学目标识别粘连图像识别

产前超声新方法在胎儿先天性血管环鉴别诊断及预后评估中的应用价值研究

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产前超声新方法在胎儿先天性血管环鉴别诊断及预后评估中的应用价...

作者：魏传敏甘肃中医药大学

学位级别：硕士

地缘冲突下全球粮食危机的传导效应与中国因应之策

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华中农业大学学报（社会科学版） 2024年第4期 35-44页

作者：蒋家敏魏梦升南京大学国际关系学院江苏南京210023 华中农业大学经济管理学院湖北武汉430070

党的二十大报告提出,全方位夯实粮食安全根基。在地缘冲突不断加剧背景下,以俄乌冲突为切入点,构建俄乌冲突下粮食危机的生成逻辑,分析其传导效应,把握粮食供求结构性矛盾的内在机理,从而探索保障中国粮食安全的路径。研究表明:地缘冲... 详细信息

党的二十大报告提出,全方位夯实粮食安全根基。在地缘冲突不断加剧背景下,以俄乌冲突为切入点,构建俄乌冲突下粮食危机的生成逻辑,分析其传导效应,把握粮食供求结构性矛盾的内在机理,从而探索保障中国粮食安全的路径。研究表明:地缘冲突导致的粮食危机实质反映出全球粮食供求的结构性矛盾,在短期内俄乌冲突直接导致全球粮食价格上涨,随后传导至化肥和能源市场,间接推高粮食价格。俄乌冲突的持续发酵会引发更多外溢风险,一方面负向影响全球粮食产业链稳定,另一方面加剧中国粮食供给与市场压力,推高农资成本,同时增加中国贸易政策制定难度和风险。据此,提出保障中国粮食安全的4条路径:一是构建粮食进口多元化格局;二是完善中国粮食安全监测预警体系;三是健全粮食产业财政支持政策;四是畅通粮食流通内部循环。

关键词：粮食危机传导效应地缘冲突俄乌冲突中国粮食安全