计算机工程与应用 ›› 2020, Vol. 56 ›› Issue (13): 181-188.DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.1909-0034
孙敬成,王正彦,李增刚
SUN Jingcheng, WANG Zhengyan, LI Zenggang
摘要:
数字识别所依靠的经典网络模型主要为BP神经网络和卷积神经网络。相比较,卷积神经网络的识别效果更好,更适合处理图像识别问题。目前,卷积神经网络多为软件实现,而硬件有着并行性与速度快的优点。因此,意图以硬件描述语言(Verilog)实现卷积神经网络,在保证在高识别率的情况下,充分挖掘硬件实现的优点。通过研究网络的工作原理及结构,构造完整电路模型,给出了现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的实现方案。卷积神经网络通过反向传播训练MNIST数据库中60?000幅数字样本图片,提取准确率最高的权重与偏置,再进行网络的前向传播,完成数字识别。完整过程借助ModelSim和Quartus II仿真工具实现。仿真结果表明,全部样本在100?MHz时钟下训练耗时50?ms,相较软件实现而言,速度明显提高,满足硬件设计的实时性,且准确率较高,可达95.4%。该研究为应用于嵌入式设备的图像识别提供了方法和策略,具有实际应用价值。