[发明专利]一种基于查找表的快速图像卷积运算实现方法

权利要求书

1.一种基于查找表的快速图像卷积运算实现方法，其特征在于：以查找表方式取代图像卷积运算中的乘法运算，其中，单个m×n的卷积核对RGB三通道的彩色图像中任一单通道进行单次卷积运算的过程包括以下步骤：

步骤1，提取已训练好的卷积神经网络中的任一层中一个大小为m×n的卷积核的权重值w(c,d)；0≤c≤m-1，0≤d≤n-1；

步骤2，将权重值w(c,d)分别依次与0～255范围内的整数进行乘法运算，并将乘法运算结果存放在m×n个查找表中，所述的每一个查找表为256×1矩阵，每个权重值对应一个查找表；

步骤3，对k×k的输入图像进行区域选取，首次选取输入图像的左上角m×n大小的区域作为第一个待卷积区域，以第一个待卷积区域的图像像素值逐行、逐个作为索引地址；

步骤4，以步骤3的索引地址分别从所述m×n个查找表中查找相应的乘法结果；

步骤5，将步骤4查找出的乘法结果进行加法运算，得到特征映射中的第一个值y_R1；

步骤6，对k×k的输入图像进行区域选取，采取循环移位的方式确定m×n大小的区域作为第二个待卷积区域，以第二个待卷积区域的图像像素值逐行、逐个作为索引地址；

步骤7，以步骤6的索引地址分别从所述的m×n个查找表中查找相应的乘法结果；

步骤8，将步骤7查找出的乘法结果进行加法运算，得到特征映射中的第二个值y_R2；

以此类推；

步骤9，对k×k的输入图像进行区域选取，采取循环移位的方式确定m×n大小的区域作为第k-n+1个待卷积区域，以第k-n+1个待卷积区域的图像像素值逐行、逐个作为索引地址；

步骤10，以步骤9的索引地址分别从所述m×n个查找表中查找相应的乘法结果；

步骤11，将步骤10查找出的乘法结果进行加法运算，得到特征映射中的第k-n+1个值y_{R k-n+1}。

2.根据权利要求1所述的基于查找表的快速图像卷积运算实现方法，其特征在于：步骤2中是将乘法运算结果存储在硬件的片内存储空间中。

3.根据权利要求1所述的基于查找表的快速图像卷积运算实现方法，其特征在于，步骤2中m×n个查找表具体为：

查找表1是由0×w(0,0)、1×w(0,0)、2×w(0,0)、……、255×w(0,0)依次排列构成的256×1矩阵；

查找表2是由0×w(0,1)、1×w(0,1)、2×w(0,1)、……、255×w(0,1)依次排列构成的256×1矩阵；

查找表3是由0×w(0,2)、1×w(0,2)、2×w(0,2)、……、255×w(0,2)依次排列构成的256×1矩阵；

依次类推；

查找表m×n是由0×w(m-1,n-1)、1×w(m-1,n-1)、2×w(m-1,n-1)、……、255×w(m-1,n-1)依次排列构成的256×1矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于查找表的快速图像卷积运算实现方法，其特征在于：步骤6、步骤9中，所述循环移位是指：从上一个m×n大小的待卷积区域起，以一定的滑动步长向右滑动若干个像素值，得到m×n大小的区域作为当前待卷积区域；当向右滑动至当前行的最后一个待卷积区域后，转至下一行最左侧的待卷积区域，以此往复进行待卷积区域的选取；循环移位过程中，滑动步长固定不变且大于等于1。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于查找表的快速图像卷积运算实现方法，其特征在于：m＝n。

6.根据权利要求1-4任一所述的基于查找表的快速图像卷积运算实现方法，其特征在于：步骤3、6、9中，也可以以待卷积区域的图像像素值逐列、逐个作为索引地址。