Отобразите классификацию категорий при помощи глубокого обучения

Этот пример показывает вам, как создать, скомпилировать, и развернуть dlhdl.Workflow объект с alexnet как сетевой объект при помощи Пакета Поддержки Deep Learning HDL Toolbox™ для FPGA Intel и SoC. Использование MATLAB®, чтобы получить предсказание следует из целевого устройства. Alexnet является предварительно обученной сверточной нейронной сетью, которая была обучена на более чем миллионе изображений и может классифицировать изображения в 1 000 категорий объектов (таких как клавиатура, кофе, кружка, карандаш и многие животные). Можно также использовать VGG-19 и даркнет 19 как сетевые объекты.

Необходимые условия

  • Комплект разработчика Xilinx ZCU102 SoC

  • Пакет поддержки Deep Learning HDL Toolbox™ для FPGA Xilinx и SoC

  • Модель Deep Learning Toolbox™ для Alexnet

  • Deep Learning Toolbox™

  • Deep Learning HDL Toolbox™

Загрузите предварительно обученную серийную сеть

Загружать предварительно обученную серийную сеть alexnet, введите:

snet = alexnet;

Загружать предварительно обученную серийную сеть vgg19, введите:

% snet = vgg19;

Загружать предварительно обученный серийный даркнет сети 19, введите:

% snet = darknet19;

Просмотреть слои предварительно обученной серийной сети, введите:

analyzeNetwork(snet)
% The saved network contains 25 layers including input, convolution, ReLU, cross channel normalization,
% max pool, fully connected, and the softmax output layers.

Создайте целевой объект

Используйте dlhdl.Target класс, чтобы создать целевой объект с пользовательским именем для вашего целевого устройства и интерфейса, чтобы соединить ваше целевое устройство к хосту - компьютеру. Интерфейсные опции являются JTAG и Ethernet. Использовать JTAG, Набор Проекта Xilinx™ Vivado™ Установки 2019.2. Установить Xilinx Vivado toolpath, введите:

% hdlsetuptoolpath('ToolName', 'Xilinx Vivado', 'ToolPath', 'C:\Xilinx\Vivado\2019.2\bin\vivado.bat');
hTarget = dlhdl.Target('Xilinx','Interface','Ethernet');

Создайте объект WorkFlow

Используйте dlhdl.Workflow класс, чтобы создать объект. Когда вы создаете объект, задаете сеть и имя потока битов. Укажите, что сохраненное предварительно обучило alexnet нейронную сеть как сеть. Убедитесь, что имя потока битов совпадает с типом данных и платой FPGA, для которой вы предназначаетесь. В этом примере целевая плата FPGA является платой Xilinx ZCU102 SoC. Поток битов использует один тип данных.

hW = dlhdl.Workflow('Network', snet, 'Bitstream', 'zcu102_single','Target',hTarget);

Скомпилируйте сеть Alexnet Series

Чтобы скомпилировать сеть серии Alexnet, запустите метод компиляции dlhdl.Workflow объект. Можно опционально задать максимальное количество входных кадров.

dn = hW.compile('InputFrameNumberLimit',15)
          offset_name          offset_address     allocated_space 
    _______________________    ______________    _________________

    "InputDataOffset"           "0x00000000"     "12.0 MB"        
    "OutputResultOffset"        "0x00c00000"     "4.0 MB"         
    "SystemBufferOffset"        "0x01000000"     "28.0 MB"        
    "InstructionDataOffset"     "0x02c00000"     "4.0 MB"         
    "ConvWeightDataOffset"      "0x03000000"     "16.0 MB"        
    "FCWeightDataOffset"        "0x04000000"     "224.0 MB"       
    "EndOffset"                 "0x12000000"     "Total: 288.0 MB"
dn = struct with fields:
       Operators: [1×1 struct]
    LayerConfigs: [1×1 struct]
      NetConfigs: [1×1 struct]

Поток битов программы на FPGA и Веса Сети Загрузки

Чтобы развернуть сеть на оборудовании Intel Arria 10 SoC, запустите развернуть функцию dlhdl.Workflow объект. Эта функция использует выход функции компиляции, чтобы программировать плату FPGA при помощи файла программирования. Это также загружает сетевые веса и смещения. Развернуть функция начинает программировать устройство FPGA, сообщения о ходе выполнения отображений, и время, которое требуется, чтобы развернуть сеть.

hW.deploy
### FPGA bitstream programming has been skipped as the same bitstream is already loaded on the target FPGA.
### Deep learning network programming has been skipped as the same network is already loaded on the target FPGA.

Загрузите изображение для предсказания

Загрузите изображение в качестве примера.

imgFile = 'espressomaker.jpg';
inputImg = imresize(imread(imgFile), [227,227]);
imshow(inputImg)

Запустите предсказание для одного изображения

Выполните предсказать метод на dlhdl.Workflow возразите и затем покажите метку в окне команды MATLAB.

[prediction, speed] = hW.predict(single(inputImg),'Profile','on');
### Finished writing input activations.
### Running single input activations.
              Deep Learning Processor Profiler Performance Results

                   LastLayerLatency(cycles)   LastLayerLatency(seconds)       FramesNum      Total Latency     Frames/s
                         -------------             -------------              ---------        ---------       ---------
Network                   33531964                  0.15242                       1           33531979              6.6
    conv_module            8965629                  0.04075 
        conv1              1396567                  0.00635 
        norm1               622836                  0.00283 
        pool1               226593                  0.00103 
        conv2              3409730                  0.01550 
        norm2               378491                  0.00172 
        pool2               233223                  0.00106 
        conv3              1139273                  0.00518 
        conv4               892869                  0.00406 
        conv5               615895                  0.00280 
        pool5                50267                  0.00023 
    fc_module             24566335                  0.11167 
        fc6               15819119                  0.07191 
        fc7                7030644                  0.03196 
        fc8                1716570                  0.00780 
 * The clock frequency of the DL processor is: 220MHz
[val, idx] = max(prediction);
snet.Layers(end).ClassNames{idx}
ans = 
'espresso maker'

Запустите предсказание для повторных изображений

Загрузите повторные изображения и получите их предсказание reults при помощи функции поддержки системы координат нескольких. Для получения дополнительной информации смотрите Несколько Поддержка Системы координат.

demoOnImage функционируйте загружает повторные изображения и получает их результаты предсказания. annotateresults функция отображает результат предсказания изображений сверху изображений, которые являются assembed в массив 3 на 5.

imshow(inputImg)

 demoOnImage; 
### Finished writing input activations.
### Running single input activations.
FPGA PREDICTION: envelope 
FPGA PREDICTION: file 
FPGA PREDICTION: folding chair 
FPGA PREDICTION: mixing bowl 
FPGA PREDICTION: toilet seat 
FPGA PREDICTION: dining table 
FPGA PREDICTION: envelope 
FPGA PREDICTION: espresso maker 
FPGA PREDICTION: computer keyboard 
FPGA PREDICTION: monitor 
FPGA PREDICTION: mouse 
FPGA PREDICTION: ballpoint 
FPGA PREDICTION: letter opener 
FPGA PREDICTION: analog clock 
FPGA PREDICTION: ashcan 

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте