自閉癥是一種與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病,患者在日常生活中常常存在語言和社交障礙,或者存在連續(xù)重復同一動作的現(xiàn)象。患者幼年時得到確診并接受早期的干預(yù)治療,這樣能達更好的治療效果。但是目前在自閉癥教育中存在著有豐富經(jīng)驗的教師匱乏的問題。通過人工智能、計算機視覺、機器人等信息化技術(shù)輔助教師對學生的教學狀況進行評估,能夠有效減輕教師的教學壓力。將深度學習算法應(yīng)用于自閉癥教學場景中存在以下幾個需求。在課堂教學中,教師希望得到對課堂教學視頻及時的分析數(shù)據(jù),以便隨時調(diào)整教學計劃;在教室之外,家長希望在家庭中對自閉癥兒童的干預(yù)治療也能夠得到信息化技術(shù)的幫助;為了保護學生隱私,課堂視頻不應(yīng)流出教室場景。基于上述需求,本文認為在自閉癥教學場景中部署支持深度學習應(yīng)用的系統(tǒng)是很有必要的,為此設(shè)計了一套基于FPGA的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),以支持深度學習算法在自閉癥教學場景中應(yīng)用。系統(tǒng)分為三個模塊,分別為視頻采集模塊、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器和數(shù)據(jù)輸出模塊,其中卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器的設(shè)計與實現(xiàn)是本文的主要工作內(nèi)容。本文使用了HLS技術(shù),開發(fā)了FPGA上的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卷積計算單元和池化計算單元,通過軟硬件協(xié)同設(shè)計的開發(fā)模式在Zybo... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖 2-2 軟硬件協(xié)同設(shè)計流程般負責算法的邏輯控制和數(shù)據(jù)控制，稱為處理系統(tǒng)責算法加速，稱為可編程邏輯器件(Programmable L分的接口傳入控制信號和數(shù)據(jù)流，調(diào)用硬件完成任比特流文件一起下載到 FPGA 中進行仿真和板級調(diào)進行修改迭代，不斷優(yōu)化系統(tǒng)的性能表現(xiàn)直至系統(tǒng)性言開發(fā)技術(shù)商不斷推進FPGA開發(fā)工具鏈的技術(shù)研究，目前F級語言進行開發(fā)。其中應(yīng)用較為廣泛的是Xilinx公h Level Synthesis) 工具和 Intel 主推的 OpenCL 標準9

圖 2-3 HLS 開發(fā)流程平臺選擇發(fā)板如圖 2-4所示。Zybo 開發(fā)板的 FPGA 芯片是 Xilinx款Z-7010，Zynq芯片集成了一個雙核Cortex-A9AR，可以與 FPGA 配合構(gòu)建全可編程片上系統(tǒng) (All Pro)，并且在 Zybo 開發(fā)板上同時集成了豐富的 I/O 接口網(wǎng)接口、SD卡接口等。雖然Zybo的FPGA硬件資源此 Zybo 開發(fā)板比較適合開發(fā)低功耗的嵌入式應(yīng)用。絡(luò)系統(tǒng)具有很好的便攜性，自閉癥患者家長可以將助家長在家庭中對自閉癥兒童進行干預(yù)治療。


本文編號：2979965