Learned image compression (LIC) is hard to deploy on severely resource-constrained FPGAs, since how fast it actually runs depends not just on arithmetic count, but also on memory traffic, imbalance between different operations, and how the hardware batches its work. We present VQ-LIC, an asymmetric edge-cloud codec in which a compact INT8 depthwise (DW)-pointwise (PW) analysis transform and multi-codebook vector quantization (VQ) run at the edge on a reusable DW/PW engine pair, while reconstruction is handled by a larger cloud decoder. Since VQ codeword matching is expressible as a dot product, it is mapped directly onto the same PW engine, removing the need for a separate VQ compute array, to our knowledge a first for FPGA LIC. A novel latency model, derived from deterministic RTL cycle counts of an FPGA's read, DW, PW, and write costs, predicts an analysis transform's per-block latency; since VQ shares the same PW datapath, the model applies to VQ as well. Validated directly against silicon, the model predicts deployed analysis and VQ latency within 0.26\% and 0.05\%, and guides the selection of a three-block $16$-$48$-$64$ transform. Post-training codebook reduction then cuts VQ arithmetic and codebook storage by $4\times$ and shrinks the fixed-width latent representation. On a 220-DSP Zynq-7020, VQ-LIC's mid-rate preset reaches 0.1398 bits per pixel at 28.69 dB PSNR and 13.06 dB MS-SSIM on CLIC~2017, outperforming a similarly sized neural encoder and reaching a rate-distortion range comparable to a codec three orders of magnitude larger. The complete 0.1945-kMAC/pixel analysis-VQ pipeline runs at 47.98 frames per second and 42.84 mJ per frame on silicon, using an order of magnitude fewer DSPs than comparable FPGA LIC accelerators while achieving lower bitrate, higher throughput, and lower energy per frame at a modest PSNR tradeoff.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

基于机器学习的FPGA电子设计自动化技术研究综述
专知会员服务
22+阅读 · 2022年11月22日
深度神经网络 FPGA 设计进展、实现与展望
专知会员服务
59+阅读 · 2022年3月26日
深度神经网络FPGA设计进展、实现与展望
专知会员服务
36+阅读 · 2022年3月21日
FPGA加速系统开发工具设计:综述与实践
专知会员服务
69+阅读 · 2020年6月24日
盘点来自工业界的GPU共享方案
计算机视觉life
12+阅读 · 2021年9月2日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
深度学习图像超分辨率最新综述:从模型到应用
炼数成金订阅号
65+阅读 · 2019年2月20日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
6+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
6+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
6+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
10+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
基于机器学习的FPGA电子设计自动化技术研究综述
专知会员服务
22+阅读 · 2022年11月22日
深度神经网络 FPGA 设计进展、实现与展望
专知会员服务
59+阅读 · 2022年3月26日
深度神经网络FPGA设计进展、实现与展望
专知会员服务
36+阅读 · 2022年3月21日
FPGA加速系统开发工具设计:综述与实践
专知会员服务
69+阅读 · 2020年6月24日
相关资讯
盘点来自工业界的GPU共享方案
计算机视觉life
12+阅读 · 2021年9月2日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
深度学习图像超分辨率最新综述:从模型到应用
炼数成金订阅号
65+阅读 · 2019年2月20日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
9+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员