一种卷积im2col展开计算方法技术

本发明专利技术的一种卷积im2col展开计算方法，优化了矩阵的im2col展开的方法，不采用矩阵卷积核窗口依次滑动的策略，采用了多次矩阵变换的方法，减少了循环次数，在GPU计算中，比传统的展开方法快10～30倍。展开方法快10～30倍。展开方法快10～30倍。

【技术实现步骤摘要】
一种卷积im2col展开计算方法


[0001]本专利技术属于卷积神经网络计算方法
，具体涉及一种卷积im2col展开计算方法。

技术介绍

[0002]随着计算机人工智能技术的飞速发展，深度学习
中的卷积神经网络CNN计算方法自从在ImageNet竞赛中引入以来，该技术便在图像分类、模式识别和多媒体压缩等各种领域被广泛采用。该技术的计算时间瓶颈主要是在卷积计算，而卷积计算的时间瓶颈主要在卷积矩阵im2col展开处。采用一个更快的卷积矩阵im2col展开计算方法，可以提升卷积神经网络的训练速度，减小卷积神经网络的反应时间，这在自动驾驶等AI决策领域里有重要意义。卷积计算方法即为令中间的卷积核窗口依次滑过左方的卷积矩阵，每次滑动一个或多个方格。每滑动到一个位置，令卷积核的每个数字与卷积核的对应位置的数字相乘，所有乘积再求和，记录于右侧矩阵对应位置中。当滑动到下一个位置时再做上述运算，直到卷积矩阵被卷积核窗口滑动完为止，右侧的矩阵即为该卷积计算的结果。如图1所示(上图只展示了卷积核在第一个位置和最后一个位置得出的卷积结果)。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷积im2col展开计算方法，其特征在于，包括：步骤1、设需要进行卷积运算的数据为卷积矩阵a，大小设为ma
×
na；卷积核c的大小设为mc
×
nc；卷积计算得到的目标矩阵z，其大小设为(ma
‑
mc+1)
×
(na
‑
nc+1)；步骤2、将卷积矩阵a的中每一行排列展开成小块矩阵，具体为：针对第一个小块矩阵：第一行从卷积矩阵a第一行取第一个元素开始的nc个元素；第二行从卷积矩阵a第一行取第二个元素开始的nc个元素；第三行从卷积矩阵a第一行取第三个元素开始的nc个元素；以此类推，最后一行从卷积矩阵a第一行取第(na
‑
nc+1)个元素至第na个元素，则得到第一个小块矩阵；针对第二小矩阵：第一行从卷积矩阵a第二行取第一个元素开始的nc个元素；第二行从卷积矩阵a第二行取第二个元素开始的数nc个元素；第三行从卷积矩阵a第二行取第三个元素开始的nc个元素；以此类推，最后一行从第二行取第(na
‑
nc+1)个元素至第na个元素，则得到第二个小块矩阵；以此类推，直到得到第ma个小块矩阵；步骤3、将小块矩阵再排列成一个大的展开矩阵，具体为：从第一个小块矩阵开始，向后取mc个小块矩阵拼接成第一行小块矩阵；从第二个小块矩阵开始，向后取mc个小块矩阵拼接成第二行小块矩阵；从第三个小块矩阵开始，向后取mc个小块矩阵拼接成第三行小块矩阵；以此类推，直到第ma
‑
mc+1个小块矩阵，则第ma
‑
mc+1至第ma个小块矩阵作为最后一行小块矩阵，得到展开矩阵；步骤4、将展开矩阵与卷积核c点乘，得到目标矩阵，完成卷积运算。2.如权利要求1所述的一种卷积im2c...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹元浩，张博武，王字满，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：