基于FPGA的Skynet网络结构优化及高时效实现

基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）的目标检测算法有着鲁棒性强、准确度高等优点，被广泛用于计算机视觉任务领域.然而，CNN参数量大、计算量大的特性使得其难以在边缘计算平台实时实现，为此，本文针对目标检测网络Skynet进行结构优化，并基于高效的层内并行流水的加速架构，在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）上对其进行实时实现.该方法对Skynet进行剪枝，合并其卷积层与归一化层，利用（Kullback-Leibler,KL）相对熵及极大值量化方法对权重及特征图进行8 bit定点量化，同时将偏置参数及缩放系数定点化，并合并激活操作与饱和截断操作，在减少存储量和计算量的同时，加快前向推理速度.此外，以滑窗操作为基础，采用通道及像素并行计算，设计深度可分离卷积的流水策略，将串行的前向推理结构优化为并行流水的结构，极大减少了前向推理的时间.实验表明，在UA-DETRAC数据集上，本文实现的系统识别精度为0.752，在160×160的图像分辨率上，速度达到115FPS，与CPU相比，提速11倍，达到...