JP2018032190A - 演算回路、その制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、「input(x,y)」は座標(x、y)での参照画素値を示し、「output(x,y)」は座標(x、y)での演算結果を示す。また、「weight(column,row)」は座標(x+column、y+row)での重み係数を示し、「columnSize」及び「rowSize」はカーネルサイズを示す。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態に関する並列演算回路を具備した画像処理装置の構成例である。当該画像処理装置は入力された画像データから特定の物体(画像パターン)を認識又は検出する機能を有する。画像入力モジュール20は、光学系、CCD又はCMOSセンサー等の光電変換デバイス及びセンサーを制御するドライバー回路、ADコンバーター、各種画像補正を司る信号処理回路及びフレームバッファ等により構成される。
ここで、INT(n)はnを超えない最大の整数を求める関数である。参照データと重み係数データは夫々8bit(1バイト)である。
カーネルサイズが大きい場合(図13においてカーネルサイズが13×13の場合)「1画素当たり処理時間」は並列度と共に低下する。即ち、並列度が大きいほど全体の処理時間が短くなる。一方、カーネルサイズが小さい場合(図13においてカーネルサイズが3×3の場合)、例えば、並列度が7では、並列度が6に比べて「一画素当たり処理時間」が大きくなる。即ち、並列度を上げたにもかかわらず、処理時間が増大する。並列度を8にした場合であっても、「一画素当たり処理時間」は並列度が6の場合と同じである。即ち、並列度を上げたにもかかわらず、処理時間は変わらない。これは、データ転送がボトルネックとなって、RAM500から記憶部502及び記憶部503へデータをロードする時間が乗算器507a〜507n及び累積加算器508a〜508nの演算処理の時間より長いためである。
本実施形態の画像処理装置の構成は、第1の実施形態と同じであるので、以下では、本実施形態が第1の実施形態と異なる処理について説明。図15は本発明の第2の実施形態の画像処理装置の処理例を模式的に説明する図である。図15の処理では、画像処理装置は、入力画像における顔候補領域のデータサイズに応じて演算回路の並列度を変更する。
ここで、Wは算出対象領域のサイズを示し、nは並列に動作可能な演算器の数(最大並列度)を示し、mはw/nの剰余を示し、INT(x)は数値xを超えない最大の整数を返す関数を示す。
本実施形態の画像処理装置の構成は、第1の実施形態と同じであるので、以下では、本実施形態が第1の実施形態と異なる処理について説明する。本実施形態の階層的なCNN処理では、階層的に複数回のフィルタ演算処理を行うが、不図示の処理部が階層毎にサブサンプリング処理を行い、サブサンプリング処理した特徴面をRAM500に保持させる。階層的なCNN処理において、サブサンプリング処理は前階層のコンボリューション演算結果を間引いて次階層の参照データとする場合とコンボリューション演算結果に対してプーリング処理して次階層の参照データとする場合がある。プーリング処理は前階層で生成した特徴面に対して平均値フィルタや最大値フィルタを用いて特徴面を縮小する。本実施形態の処理部がサブサンプリング処理又はプーリング処理の何れか又は両方の処理を行うものである。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
501 制御部
502 記憶部
503 記憶部
504 シフトレジスタ
505 シフトレジスタ
506 シフトレジスタ
507a〜507n 乗算器
508a〜508n 累積加算器
509 非線形変換部
Claims (20)
- フィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路であって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を実行する複数の乗算器と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを供給する第1のデータ供給手段と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを供給する第2のデータ供給手段と、
前記乗算器が前記乗算を繰り返し実行する時間は、前記フィルタ演算処理のフィルタサイズが大きくなるほど増加し、前記フィルタサイズが所定値以下である場合に、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御する制御手段と
を有することを特徴とする演算回路。 - 前記保持装置に保持された、前記乗算を実行する乗算器に供給するための前記参照データを一時的に記憶し、記憶した該参照データが前記第1のデータ供給手段にロードされる第1記憶手段と、
前記保持装置に保持された、前記フィルタサイズに供給するための前記係数データを一時的に記憶し、記憶した該係数データが前記第2のデータ供給手段にロードされる第2記憶手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の演算回路。 - 前記保持装置は、前記フィルタサイズと前記乗算を実行する前記乗算器の数との対応関係を示すテーブルを保持し、
前記制御手段は、前記テーブルを参照して、前記フィルタサイズに基づいて、前記乗算を実行する前記乗算器の数を決定することを特徴とする請求項2に記載の演算回路。 - 前記第1記憶手段から前記第1のデータ供給手段へロードされる前記参照データの数は、前記フィルタサイズと前記乗算を実行する前記乗算器の数との和より一つ少ないことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の演算回路。
- 前記第1のデータ供給手段および前記第2のデータ供給手段は、それぞれシフトレジスタを含んで構成されることを特徴する請求項1乃至4の何れか1項に記載の演算回路。
- 前記制御手段は、前記複数の乗算器のそれぞれに演算制御信号を出力することによって、前記乗算器に対して前記乗算を実行させるように、又は実行させないように制御することを特徴する請求項1乃至5の何れか1項に記載の演算回路。
- 前記制御手段は、前記複数の乗算器のそれぞれと接続し、前記演算制御信号を出力するマスクレジスタを有し、前記乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御する際に、前記マスクレジスタは、前記乗算器に対する前記参照データ又は前記係数データの供給をマスクし、前記乗算器の信号を遷移させないように制御することを特徴する請求項6に記載の演算回路。
- 前記複数の乗算器のそれぞれの乗算結果を累積加算する複数の累積加算器を、さらに有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の演算回路。
- 前記複数の累積加算器のそれぞれの出力データに対して非線形変換の処理を行う変換手段と、
前記複数の累積加算器のそれぞれの出力データと前記変換手段の出力データとの何れかを選択して出力する選択手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項8に記載の演算回路。 - フィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路であって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を実行する複数の乗算器と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを供給する第1のデータ供給手段と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを供給する第2のデータ供給手段と、
前記参照データとして外部から画像データを入力する入力手段と、
入力された前記画像データから処理対象領域を検出して、該処理対象領域の画素データを前記参照データとして取得する検出手段と、
前記処理対象領域のデータサイズに基づいて、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする演算回路。 - 前記保持装置が、前記乗算を実行する前記乗算器の数と前記処理対象領域のデータサイズとの対応関係を示すテーブルをさらに保持し、
前記制御手段は、前記保持装置に保持された前記テーブルを参照して、前記乗算を実行する前記乗算器の数を決定することを特徴とする請求項10に記載の演算回路。 - 複数回のフィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路であって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を実行する複数の乗算器と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを供給する第1のデータ供給手段と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを供給する第2のデータ供給手段と、
第1のフィルタ演算処理の結果として出力された複数のデータに対して、プーリング処理又はサブサンプリング処理して得られたデータを第2のフィルタ演算処理の参照データとして取得し、前記保持装置に保持させる処理手段と、
前記第2のフィルタ演算処理の参照データのデータサイズに基づいて、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする演算回路。 - 前記保持装置が、前記乗算を実行する前記乗算器の数と前記第2のフィルタ演算処理の参照データのデータサイズとの対応関係を示すテーブルをさらに保持し、
前記制御手段は、前記保持装置に保持された前記テーブルを参照して、前記乗算を実行する前記乗算器の数を決定することを特徴とする請求項12に記載の演算回路。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の演算回路を有し、前記参照データとして画像データを処理する画像処理装置。
- フィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路の制御方法であって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を複数の乗算器によって実行する乗算工程と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを第1のデータ供給手段によって供給する第1の供給工程と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを第2のデータ供給手段によって供給する第2の供給工程と、
前記乗算器が前記乗算を繰り返し実行する時間は、前記フィルタ演算処理のフィルタサイズが大きくなるほど増加し、前記フィルタサイズが所定値以下である場合に、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御手段によって制御する制御工程と、
を有することを特徴とする方法。 - フィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路の制御方法であって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を複数の乗算器によって実行する乗算工程と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを第1のデータ供給手段によって供給する第1の供給工程と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを第2のデータ供給手段によって供給する第2の供給工程と、
前記参照データとして外部から画像データを入力手段によって入力する入力工程と、
入力された前記画像データから処理対象領域を検出して、該処理対象領域の画素データを前記参照データとして検出手段によって取得する取得工程と、
前記処理対象領域のデータサイズに基づいて、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御手段によって制御する制御工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 複数回のフィルタ演算処理の参照データと該複数回のフィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路の制御方法であって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を複数の乗算器によって実行する乗算工程と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを第1のデータ供給手段によって供給する第1の供給工程と、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを第2のデータ供給手段によって供給する第2の供給工程と、
第1のフィルタ演算処理の結果として出力されたデータに対して、プーリング処理又はサブサンプリング処理して得られたデータを第2のフィルタ演算処理の参照データとして処理手段によって取得し、前記保持装置に保持させる取得工程と、
前記第2のフィルタ演算処理の参照データのデータサイズに基づいて、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御手段によって制御する制御工程と、
を有することを特徴とする方法。 - フィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路の制御プログラムであって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を複数の乗算器に実行させる乗算ステップと、
前記複数の乗算器に対して、前記保持手段に保持された互いに異なる前記参照データを第1のデータ供給に供給させる第1の供給ステップと、
前記複数の乗算器に対して、前記保持手段に保持された共通の前記係数データを第2のデータ供給手段に供給させる第2の供給ステップと、
前記乗算器が前記乗算を繰り返し実行する時間は、前記フィルタ演算処理のフィルタサイズが大きくなるほど増加し、前記フィルタサイズが所定値以下である場合に、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御手段に制御させる制御ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - フィルタ演算処理の参照データと該フィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路の制御プログラムであって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を複数の乗算器に実行させる乗算ステップと、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを第1のデータ供給手段に供給させる第1の供給ステップと、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを第2のデータ供給手段に供給させる第2の供給ステップと、
前記参照データとして外部から画像データを入力手段に入力させる入力ステップと、
力された前記画像データから処理対象領域を検出手段に検出させ、該処理対象領域の画素データを前記参照データとして取得させる取得ステップと、
前記処理対象領域のデータサイズに基づいて、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御手段に制御させる制御ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 複数回のフィルタ演算処理の参照データと該複数回のフィルタ演算処理に用いるフィルタの係数データとを保持する保持装置と接続する演算回路の制御プログラムであって、
互いに異なる前記参照データと共通の前記係数データとの乗算を繰り返し行うことにより前記フィルタ演算処理を複数の乗算器に実行させる乗算ステップと、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された互いに異なる前記参照データを第1のデータ供給手段に供給させる第1の供給ステップと、
前記複数の乗算器に対して、前記保持装置に保持された共通の前記係数データを第2のデータ供給手段に供給させる第2の供給ステップと、
第1のフィルタ演算処理の結果として出力されたデータに対して、プーリング処理又はサブサンプリング処理して得られたデータを第2のフィルタ演算処理の参照データとして処理手段に取得させ、前記保持装置に保持させる取得工程と、
前記第2のフィルタ演算処理の参照データのデータサイズに基づいて、前記複数の乗算器のうち、一部の前記乗算器に対して前記乗算を実行させ、他の乗算器に対して前記乗算を実行させないように制御手段に制御させる制御ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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