18、用于图像处理应用的近似乘法器设计与分析

用于图像处理应用的近似乘法器设计与分析

1. 引言

乘法器是不同算术模块的主要组成部分，广泛应用于图像处理和信号处理等领域。在数字电路设计中，功耗和速度是关键参数，优化这些参数至关重要。通常，一个参数的优化会受到另一个参数的约束，比如在有限低功耗约束下实现所需的速度性能是一项挑战，达到指定的可靠性水平也是实现系统目标性能的障碍。

近似计算是数字设计中的新兴趋势，它能满足功耗和速度要求，放宽精确计算的需求，从而在功耗、速度和面积方面实现显著的性能提升。近似计算主要用于容错或误差弹性应用，在这些应用中，误差不会影响理想输出，如多媒体处理、机器学习和信号处理等。不过，以往许多用于计算的近似乘法器与精确计算方法相比，精度较低，这些不精确结果可能导致应用中的误差，可通过在乘法器设计中添加误差恢复模块来减少误差。

2. 相关工作

• Jiang等人 ：对近似乘法器进行了比较评估，指出精确结果在数据处理应用中并非至关重要，在图像处理应用中，由于人类本能的局限性，精确近似结果的存在并无明显差异。他们还对当前近似乘法器的设计及其性能进行了评估，使用近似乘法器进行图像锐化等图像处理应用，并计算了误差距离（ED）和平均相对误差距离（MRED），但仅针对小规模乘法器进行了评估。
• Moons等人 ：研究了新兴技术中随机计算电路的能源效率和准确性。集成电路技术中乘法器的缩放尺寸可能导致电路行为更加不稳定和不确定，他们提出的随机计算（SC）技术以长伪随机方式处理乘法器的位流，以获得高度确定和恒定的输出，并用于多级随机计算电路的分析，但电路存在一定的容错性，可能导致高能耗。 </