DNN模型介绍

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DNN模型是什么?

DNN的基本结构

DNN模型的特点


DNN模型是什么?

在OpenCV中,DNN模型是一个深度学习模块,它提供了推理功能,但不涉及模型的训练。它支持多种深度学习框架,如TensorFlow、Caffe、Torch和Darknet。DNN模型只实现推理功能,代码量和编译运行开销远小于其他深度学习模型框架。该模型具有内建的CPU和GPU加速功能,无需依赖第三方库。DNN模块支持多种网络模型格式,用户无需额外的进行网络模型的转换就可以直接使用,涵盖了常用的目标分类、目标检测和图像分割的类别。

DNN的基本结构

从DNN按不同层的位置划分,DNN内部的神经网络层可以分为三类,输入层,隐藏层和输出层,如下图示例,一般来说第一层是输入层,最后一层是输出层,而中间的层数都是隐藏层。

层与层之间是全连接的,也就是说,第i层的任意一个神经元一定与第i+1层的任意一个神经元相连。虽然DNN看起来很复杂,但是从小的局部模型来说,还是和感知机一样,即一个线性关系z=∑wixi+bz=∑wixi+b加上一个激活函数σ(z)σ(z)。

DNN模型的特点

  • 轻量: OpenCV的深度学习模块只实现了模型推理功能,不涉及模型训练,这使得相关程序非常精简,加速了安装和编译过程。
  • 外部依赖性低:重新实现一遍深度学习框架使得DNN模块对外部依赖性极低,极大地方便了深度学习应用的部署。
  • 方便:在原有OpenCV开发程序的基础上,通过DNN模块可以非常方便地加入对神经网络推理的支持。
  • 集成:若网络模型来自多个框架,如一个来自TensorFlow)另外一个来自Caffe,则刚DNN模块可以方便地对网络进行整合。。
  • 通用性:DNN模块提供了统一的接口来操作网络模型,内部做的优化和加速适用于所有网络模型格式,支持多种设备和操作系统。
### DNN 模型划分与分割的技术概述 #### 1. 卷积核分割方案 卷积核分割是一种针对深度神经网络DNN)推理优化的方法,其核心在于通过对卷积层中的卷积核进行合理切割来实现更高效的计算分布。这种方法能够显著减少通信开销和计算负载,从而提升边缘设备上的推理效率[^1]。 #### 2. EENC协作推理架构下的任务划分 在计算与网络融合(CNC)环境中,提出了端-边-网络-云(EENC)协作推理架构以及一种启发式的集中式DNN任务卸载算法(CDTO)。该方法解决了多DNN推理任务的细粒度划分和调度问题,通过将复杂的DNN模型划分为适合不同计算节点处理的小模块,实现了整体系统的性能最优化[^2]。 #### 3. 基于点的3D语义分割技术 对于特定应用场景如3D点云数据处理,可以采用基于点的DNN模型划分方式。这些方法通常按照不同的范式设计,例如逐点MLP、点卷积、基于RNN或者基于图的方式。每种范式都提供了独特的视角去理解并分解原始的大规模DNN结构,以便适应具体的硬件条件或应用需求[^3]。 #### 4. 决策模型辅助的动态划分策略 利用预训练好的场景表示网络作为基础,构建了一个基于神经网络的决策模型来进行实时的任务分配判断。此模型会输出每个输入样本对应到各类子模型的概率值,进而指导实际操作过程中如何有效地拆解整个大模型成若干个小部分加以独立运算[^4]。 #### 5. 移动环境下的智能协作机制 当考虑移动终端同云端协同完成大型DNN推断作业时,则需特别注意开发智能化的计算分区框架。这类框架不仅要能准确预测哪些环节应该被上传至远程服务器执行,而且要保证这种选择不会影响最终结果的质量标准——即保持较高的预测准确性的同时尽可能缩短响应时间并节省能量消耗[^5]。 ```python def dnn_partition(model, device_capabilities): """ A function to demonstrate a simplified version of DNN partitioning logic. Args: model (dict): The structure of the deep neural network represented as layers with their properties. device_capabilities (list): List representing computational power available at each node. Returns: list: Partitioned segments assigned to different devices based on capabilities. """ partitions = [] current_segment = [] for layer in model['layers']: # Estimate resource requirement per layer req = estimate_resource(layer) if sum([estimate_resource(l) for l in current_segment]) + req > max(device_capabilities): # Assign segment when exceeding capability limit partitions.append(current_segment.copy()) current_segment.clear() current_segment.append(layer) if current_segment: partitions.append(current_segment) return assign_to_devices(partitions, device_capabilities) def estimate_resource(layer): """Estimate resources required by given layer.""" pass def assign_to_devices(segments, caps): """Assign segments optimally across devices according to capacities.""" pass ``` 上述代码片段展示了一个简化版的DNN模型自动切分逻辑示意图,它可以根据目标平台的能力水平自动生成合理的部署计划。 ---
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