卷积神经网络的量化算法研究

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近年来深度学习在自动驾驶、智慧城市等众多领域亮眼的表现使其成为如今人工智能领域的主流方向,而卷积神经网络是当中的重要应用分支,虽然卷积神经网络的理论和技术已取得长足发展,业界涌现出越来越多的先进模型,但同时消耗更多的存储和计算资源,在诸如手机、Io T等计算资源有限、对存储消耗和推理速度有着苛刻要求的设备上,算法模型稳定、高效、快速地部署仍有进步探索的空间。本文基于卷积神经网络,使用量化算法进一步压缩后部署在ARM CPU中,研究不同量化算法对模型性能的影响,设计并开发手机移动端智能识别应用系统。主要的研究内容如下:第一,模拟高斯分布并在轻量型网络Mobile Net中使用量化算法,分别从概率角度最小化数据分布的KL散度,以及从优化角度最小化数据分布的均方误差,对比研究两种量化算法对量化参数、量化速度以及模型精度的影响。第二,针对移动端ARM架构的CPU,充分利用ARM NEON指令及其硬件资源搭建卷积神经网络的前向推理框架。第三,设计开发Android手机智能识别应用,通过Java Native Interface接口完成对推理框架的调用。以Mobile Net-SSD(Single Shot Multi Box Detector,SSD)作为目标检测模型,实机测试量化模型的推理精度、耗时、存储等方面的效果。最后是以Kirin980芯片作为移动端硬件平台,以Mobile Net作为骨干网络的分类和目标检测模型进行量化实验,模型大小压缩比分别达到了3.95、3.98,推理加速比分别为1.33、1.30,基于优化的较基于概率的量化算法运行速度快一倍以上。
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