Winograd转置卷积快速实现方法研究

Winograd转置卷积算法是现场可编程门阵列中广泛使用的卷积加速方法,可通过分组后执行Winograd卷积来解决转置卷积的零填充问题。然而该方法需要对输入特征映射和卷积核进行分组运算,且需要对运算结果进行重组,以生成完整的输出特征映射,复杂的元素坐标计算增加了设计的复杂度。针对上述问题,提出一种采用统一转换矩阵计算Winograd转置卷积的方法,使用统一的转换矩阵代替对输入特征映射和卷积核进行分组,有效解决了重叠求和、零填充、卷积核翻转、分解和重组等问题。并在该方法的指导下,结合数据重用、双缓冲区设计和流水线等方法,完成了现场可编程门阵列上转置卷积的加速器的设计。选择高斯-泊松生成对抗网络进行实验验证,并与主流的转置卷积设计方法进行了综合比较。实验结果表明,提出的方法可有效降低资源消耗和功耗,加速器的有效性能比现有的转置卷积方法提高了约1.13至23.92倍。