[发明专利]一种高效的转置卷积计算方法

说明书

本申请公开了一种高效的转置卷积计算方法，基于预设的转置卷积核的尺寸参数、转置卷积的步长和转换阶数确定转置卷积总体架构，对用于原特征图的提取的滑动窗口进行了设计，根据设计后的滑动窗口提取特征图子图，对所述特征图子图进行转换，转换转置卷积核，并进行计算，对中间子矩阵进行转换，进而获得转置卷积结果。本申请实现在不需要补零的操作下，对原特征图进行转置卷积运算，提高运算效率；提出转换阶数的设置，扩大适用范围，进一步降低计算复杂度。

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种高效的转置卷积计算方法。

背景技术

转置卷积是一种特殊的卷积，现有技术中，在用硬件加速器执行转置卷积运算之前，通常会先按照一定比例进行补零操作，来扩展输入特征图的尺寸，然后再进行卷积运算。

如图1所示，原先的输入特征图数据中相应位置被补入大量的零，白格为补入的零，扩展到尺寸相对较大的新特征图数据，然后通过滑动窗口在新特征图数据上按照设置的滑动步长进行数据提取，被提取的数据再与旋转后的转置卷积核进行相乘再求和，滑动窗口的尺寸与转置卷积核大小一致，被提取的数据为滑动窗口覆盖的数据，当滑动窗口滑过新特征图所有数据后，便得到转置卷积的计算结果。

现有方案通常需要在原输入特征图中插入大量的零，而这些零又都参与实际的运算，使得在处理数据时，增加了大量不必要的运算操作，降低对有效数据处理的速度，从而降低转置卷积的运算效率。

发明内容

本申请提供了一种高效的转置卷积计算方法，以解决转置卷积运算效率低的问题。

一种高效的转置卷积计算方法，包括：

基于预设的转置卷积核的尺寸参数、转置卷积的步长和转换阶数确定转置卷积总体架构；

将原特征图和所述转置卷积核输入所述转置卷积总体架构，输出转置卷积计算结果；

其中，所述转置卷积总体架构包括第一提取转换模块、转置卷积计算模块和第二转换输出模块；

所述第一提取转换模块包括提取单元、第一转换单元和第二转换单元，所述提取单元根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置滑动窗口的尺寸和滑动窗口的步长，然后根据所述滑动窗口的尺寸和所述滑动窗口的步长，利用滑动窗口机制在原特征图上提取多个特征图子图；所述第一转换单元根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第一转换矩阵，根据所述第一转换矩阵对所述转置卷积核进行转换，获得第二转置卷积核；所述第二转换单元根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第二转换矩阵，根据所述第二转换矩阵对所述特征图子图进行转换，获得第二特征图子矩阵；

所述转置卷积计算模块被配置为将所述第二特征图子矩阵与第二转置卷积核上的元素一一对应相乘，获得中间子矩阵；

所述第二转换输出模块被配置为包括第三转换单元和输出单元，所述第三转换单元根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第三转换矩阵，根据所述第三转换矩阵对所述中间子矩阵进行转换，获得输出子矩阵；所述输出单元将所述输出子矩阵依次排列成输出特征图，输出转置卷积计算结果。

具体地，所述根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第一转换矩阵，具体为：

根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第一转换矩阵的尺寸；

根据所述第一转换矩阵的尺寸设置所述第一转换矩阵；

所述根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第二转换矩阵，具体为：

根据所述转置卷积核的尺寸参数、所述转置卷积的步长和所述转换阶数设置第二转换矩阵的尺寸；