以基于微控制器的系统中的 mobilenetv1 和 mobilenetv2 为例谈神经网络图像识别的特殊性

Р. В. ДЕНІСОВ, Ю. О. ОНИКІЄНКО
{"title":"以基于微控制器的系统中的 mobilenetv1 和 mobilenetv2 为例谈神经网络图像识别的特殊性","authors":"Р. В. ДЕНІСОВ, Ю. О. ОНИКІЄНКО","doi":"10.30857/2786-5371.2023.2.2","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Мета. Дослідження залежності об’єму задіяної пам’яті мікроконтролера та часу розпізна­вання зображення від типу згорткової нейронної мережі MobileNet V1 або V2 та їх гіперпараметрів. 
 Методика. Створення бази даних зображень, необхідних для навчання нейронної мережі з використанням програмної платформи Edge Impulse з послідуючим завантаження мережі в пам’ять 32-х бітного мікроконтролера ESP32 для практичної оцінки характеристик мережі.
 Результати. Виконано порівняння характеристик нейронних мереж MobileNetV1 та MobileNetV2. Проведено експерименти для визначення залежності часу розпізнавання обраних об’єктів на зображенні, об’єму використаної оперативної пам’яті та пам’яті програм, на базі мікроконтролера ESP-EYE з камерою, в залежності від коефіцієнту ширини мережі, розміру зображення та архітектури згорткової нейронної мережі. Визначено що час класифікації зображень для моделі мережі MobileNetV2 займає від трьох до десяти секунд і більше, що не є прийнятним для задач швидкого розпізнавання. Також встановлено, що для аналізу зображень 160 на 160 пікселів з максимальною шириною мережі моделі MobileNetV2 не вистачає пам’яті програм мікроконтролера. Використання мережі MobileNetV1 забезпечує дещо меншу точність розпізнавання, але вимагає значно менше ресурсів мікроконтролера та часу. 
 Наукова новизна. Перевірено на практиці особливості використання, можливості та обмеження нейронних мереж для розпізнавання зображень в системах на мікроконтролерах ESP32. Встановлено залежності об’єму задіяної пам’яті мікроконтролера та часу розпізнавання зображення від типу згорткової нейронної з метою вибору додаткових засобів обробки зображень для підвищення якості розпізнавання. 
 Практична значимість. Отримані результати дозволяють здійснити вибір нейронної мережі MobileNetV1 або MobileNetV2 в залежності від конкретних задач розпізнавання зображень системами на мікроконтролерах.","PeriodicalId":489714,"journal":{"name":"Tehnologìï ta ìnžinìring","volume":"55 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-09-13","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"ОСОБЛИВОСТІ РОЗПІЗНАВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ НЕЙРОНИМИ МЕРЕЖАМИ НА ПРИКЛАДІ MOBILENETV1 ТА MOBILENETV2 В СИСТЕМАХ НА МІКРОКОНТРОЛЕРАХ\",\"authors\":\"Р. В. ДЕНІСОВ, Ю. О. ОНИКІЄНКО\",\"doi\":\"10.30857/2786-5371.2023.2.2\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Мета. Дослідження залежності об’єму задіяної пам’яті мікроконтролера та часу розпізна­вання зображення від типу згорткової нейронної мережі MobileNet V1 або V2 та їх гіперпараметрів. 
 Методика. Створення бази даних зображень, необхідних для навчання нейронної мережі з використанням програмної платформи Edge Impulse з послідуючим завантаження мережі в пам’ять 32-х бітного мікроконтролера ESP32 для практичної оцінки характеристик мережі.
 Результати. Виконано порівняння характеристик нейронних мереж MobileNetV1 та MobileNetV2. Проведено експерименти для визначення залежності часу розпізнавання обраних об’єктів на зображенні, об’єму використаної оперативної пам’яті та пам’яті програм, на базі мікроконтролера ESP-EYE з камерою, в залежності від коефіцієнту ширини мережі, розміру зображення та архітектури згорткової нейронної мережі. Визначено що час класифікації зображень для моделі мережі MobileNetV2 займає від трьох до десяти секунд і більше, що не є прийнятним для задач швидкого розпізнавання. Також встановлено, що для аналізу зображень 160 на 160 пікселів з максимальною шириною мережі моделі MobileNetV2 не вистачає пам’яті програм мікроконтролера. Використання мережі MobileNetV1 забезпечує дещо меншу точність розпізнавання, але вимагає значно менше ресурсів мікроконтролера та часу. 
 Наукова новизна. Перевірено на практиці особливості використання, можливості та обмеження нейронних мереж для розпізнавання зображень в системах на мікроконтролерах ESP32. Встановлено залежності об’єму задіяної пам’яті мікроконтролера та часу розпізнавання зображення від типу згорткової нейронної з метою вибору додаткових засобів обробки зображень для підвищення якості розпізнавання. 
 Практична значимість. Отримані результати дозволяють здійснити вибір нейронної мережі MobileNetV1 або MobileNetV2 в залежності від конкретних задач розпізнавання зображень системами на мікроконтролерах.\",\"PeriodicalId\":489714,\"journal\":{\"name\":\"Tehnologìï ta ìnžinìring\",\"volume\":\"55 1\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2023-09-13\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Tehnologìï ta ìnžinìring\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.30857/2786-5371.2023.2.2\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Tehnologìï ta ìnžinìring","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.30857/2786-5371.2023.2.2","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

目的研究微控制器内存使用量和图像识别时间与卷积神经网络 MobileNet V1 或 V2 的类型及其超参数的关系。使用 Edge Impulse 软件平台创建训练神经网络所需的图像数据库,然后将网络加载到 32 位 ESP32 微控制器的内存中,以便对网络特性进行实际评估。对 MobileNetV1 和 MobileNetV2 神经网络的特性进行了比较。通过实验,确定了基于带摄像头的 ESP-EYE 微控制器,识别图像中选定对象的时间、使用的 RAM 和程序内存量与网络宽度系数、图像大小和卷积神经网络结构的关系。经测定,MobileNetV2 网络模型的图像分类时间需要三到十秒或更长,这对于快速识别任务来说是不可接受的。研究还发现,微控制器的程序存储器不足以分析最大网络宽度为 160 x 160 像素的 MobileNetV2 模型图像。使用 MobileNetV1 网络的识别准确率略低,但所需的微控制器资源和时间却大大减少。神经网络在基于 ESP32 微控制器的系统中用于图像识别的特点、能力和局限性已在实践中得到检验。确定了所使用的微控制器内存量和图像识别时间与卷积神经网络类型的关系,以便选择额外的图像处理工具来提高识别质量。根据所获得的结果,我们可以根据基于微控制器的系统进行图像识别的具体任务,选择 MobileNetV1 或 MobileNetV2 神经网络。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
ОСОБЛИВОСТІ РОЗПІЗНАВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ НЕЙРОНИМИ МЕРЕЖАМИ НА ПРИКЛАДІ MOBILENETV1 ТА MOBILENETV2 В СИСТЕМАХ НА МІКРОКОНТРОЛЕРАХ
Мета. Дослідження залежності об’єму задіяної пам’яті мікроконтролера та часу розпізна­вання зображення від типу згорткової нейронної мережі MobileNet V1 або V2 та їх гіперпараметрів. Методика. Створення бази даних зображень, необхідних для навчання нейронної мережі з використанням програмної платформи Edge Impulse з послідуючим завантаження мережі в пам’ять 32-х бітного мікроконтролера ESP32 для практичної оцінки характеристик мережі. Результати. Виконано порівняння характеристик нейронних мереж MobileNetV1 та MobileNetV2. Проведено експерименти для визначення залежності часу розпізнавання обраних об’єктів на зображенні, об’єму використаної оперативної пам’яті та пам’яті програм, на базі мікроконтролера ESP-EYE з камерою, в залежності від коефіцієнту ширини мережі, розміру зображення та архітектури згорткової нейронної мережі. Визначено що час класифікації зображень для моделі мережі MobileNetV2 займає від трьох до десяти секунд і більше, що не є прийнятним для задач швидкого розпізнавання. Також встановлено, що для аналізу зображень 160 на 160 пікселів з максимальною шириною мережі моделі MobileNetV2 не вистачає пам’яті програм мікроконтролера. Використання мережі MobileNetV1 забезпечує дещо меншу точність розпізнавання, але вимагає значно менше ресурсів мікроконтролера та часу. Наукова новизна. Перевірено на практиці особливості використання, можливості та обмеження нейронних мереж для розпізнавання зображень в системах на мікроконтролерах ESP32. Встановлено залежності об’єму задіяної пам’яті мікроконтролера та часу розпізнавання зображення від типу згорткової нейронної з метою вибору додаткових засобів обробки зображень для підвищення якості розпізнавання. Практична значимість. Отримані результати дозволяють здійснити вибір нейронної мережі MobileNetV1 або MobileNetV2 в залежності від конкретних задач розпізнавання зображень системами на мікроконтролерах.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:604180095
Book学术官方微信