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Parallel-Addition Convolution Algorithm in Grayscale Image

그레이스케일 영상의 병렬가산 컨볼루션 알고리즘

  • Choi, Jong-Ho (Department of IoT Electronic Engineering, Kangnam University)
  • Received : 2017.06.30
  • Accepted : 2017.07.19
  • Published : 2017.08.30

Abstract

Recently, deep learning using convolutional neural network (CNN) has been extensively studied in image recognition. Convolution consists of addition and multiplication. Multiplication is computationally expensive in hardware implementation, relative to addition. It is also important factor limiting a chip design in an embedded deep learning system. In this paper, I propose a parallel-addition processing algorithm that converts grayscale images to the superposition of binary images and performs convolution only with addition. It is confirmed that the convolution can be performed by a parallel-addition method capable of reducing the processing time in experiment for verifying the availability of proposed algorithm.

최근들어 CNN(Convolutional Neural Network)을 이용한 딥러닝 기술이 영상인식 등의 분야에서 널리 활용되고 있다. CNN에서 승산과 가산으로 수행되는 컨볼루션 처리는 단순한 연산이지만 하드웨어로 구현하는 데 문제가 되는 것은 승산을 수행하는데 필요한 계산시간이다. 컴퓨팅 파워의 사용에 문제가 없는 응용분야에서는 문제가 되지 않지만 임베디드용 딥러닝 시스템 등의 구현을 위한 하드웨어 칩설계에서는 많은 제한이 있다. 따라서 본 논문에서는 그레이스케일 영상을 2진영상의 중첩으로 표현한 후, 병렬로 가산만을 이용하여 컨볼루션을 수행하는 병렬가산 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 새롭게 제안한 알고리즘의 유용성을 확인하기 위한 실험을 통해 처리시간의 감소가 가능한 병렬가산 방식으로 컨볼루션을 수행할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever, and Geoffrey E. Hinton, "ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks", Advances in Neural Information processing Systems 25, NIPS, 2012.
  2. H. Lee, R. Grosse, R. Ranganath, and A.Y. Ng., "Convolutional deep belief networks for scalable unsupervised learning of hierarchical representations", Proceedings of the 26th Annual International Conference on Machine Learning, ACM, 2009.
  3. Y. LeCun, K. Kavukcuoglu, and C. Farabet, "Convolutional networks and applications in vision", International Symposium in Circuits and Systems(ISCAS), IEEE, 2010.
  4. D. C. Ciresan, A. Giusti, L. M. Gambardella, and J. Schmidhuber. Deep neural networks segment neuronal membranes in electron microscopy images. In NIPS, 2012.
  5. Tun-Wen Pai and John H.L. Hansen, "Bit Plane Decomposition and Shape Analysis for Morphological Skeletonization," SPIE Vol.1818 Visual Communications and Imag e Processing, 1992.
  6. Jongho, Choi and Jongsoo, Choi "A Morp hological Recognition Algorithm of Blob S haped Particles for Automated Visual Insp ection", Journal of KIISE, Vol. 21, No.5, May, 1994.