[发明专利]一种图像矩阵卷积的实现方法、计算设备及储存介质

权利要求书

1.一种图像矩阵卷积的实现方法，在计算设备中执行，其特征在于，所述方法包括：

获取待卷积图像矩阵和卷积核，其中，所述待卷积图像矩阵的每一元素为图像的像素值；

将所述待卷积图像矩阵展开为行矩阵，得到第一展开图像矩阵；

将所述第一展开图像矩阵转换为列矩阵，得到第二展开图像矩阵，其中，所述第二展开图像矩阵中每一行数据大小为所述计算设备中CPU的向量寄存器的大小；

将所述卷积核展开为以所述第二展开图像矩阵的列数作为列数、以卷积核大小作为行数的矩阵，得到第三展开矩阵，其中，所述第三展开矩阵中每一行数据大小为所述向量寄存器的大小；

将所述第二展开图像矩阵和所述第三展开矩阵进行卷积运算，得到图像矩阵的卷积结果矩阵，所述卷积结果矩阵为图像矩阵的特征矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述待卷积图像矩阵展开为行矩阵，得到第一展开图像矩阵的步骤包括：

根据所述卷积核的大小，通过im2col算法将所述待卷积图像矩阵展开为行矩阵，作为所述第一展开图像矩阵。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

将所述待卷积图像矩阵进行归一化处理，使得得到的所述待卷积图像矩阵中每一元素大小为所述向量寄存器支持浮点数据运算的浮点数据的大小。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一展开图像矩阵转换为列矩阵，得到第二展开图像矩阵的步骤包括：

确定所述向量寄存器可同时执行浮点数据运算的次数，将所述执行浮点数据运算的次数作为第一数值；

将所述第一展开图像矩阵相邻行中、每一列的元素作为一组数据，以所述一组数据作为矩阵的一行元素，其中，所述第一展开图像矩阵相邻行的行数与所述第一数值相等；

当所述第一展开图像矩阵余下的行数少于所述第一数值时，通过零元素将所述第一展开图像矩阵中缺失的元素补齐至所述余下的行数与所述第一数值相等，得到所述第二展开图像矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

将所述卷积核中每一元素大小强制转换为所述向量寄存器支持浮点数据运算的浮点数据的大小；

其中，所述将所述卷积核展开为以所述第二展开图像矩阵的列数作为列数、以卷积核大小作为行数的矩阵，得到第三展开矩阵的步骤包括：

按照第一预设规则将转换后的卷积核中每一个元素复制为所述第二展开图像矩阵的列数个，得到一组相同数据，其中，所述第一预设规则为由左至右、由上至下的顺序规则；

按照复制的顺序依次将得到的一组相同的数据作为矩阵的一行元素，得到所述第三展开矩阵。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述第二展开图像矩阵和所述第三展开矩阵进行卷积运算，得到图像矩阵的卷积结果矩阵的步骤包括：

根据所述待卷积图像矩阵和所述卷积核确定所述卷积结果矩阵的大小；

将所述第二展开图像矩阵根据所述第三展开矩阵的大小划分为多组矩阵，其中，每一组矩阵的行数和列数与所述第三展开矩阵的相同，各组矩阵中的每一行元素不重叠；

将各组矩阵与所述第三展开矩阵进行卷积运算，得到各组矩阵中每一元素的卷积结果；

将各组矩阵的最后一行元素的卷积结果，按照所述第一预设规则写入所述图像矩阵的卷积结果矩阵中。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将各组矩阵的最后一行元素的卷积结果，按照所述第一预设规则写入所述图像矩阵的卷积结果矩阵中的步骤包括：

若所述各组矩阵的最后一行元素的卷积结果的总个数大于所述卷积结果矩阵的大小，从所述各组矩阵的最后一行元素的卷积结果中选取前卷积核大小个卷积结果，按照所述第一预设规则写入所述图像矩阵的卷积结果矩阵中。