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CIM-NET: A Video Denoising Deep Neural Network Model Optimized for Computing-in-Memory Architectures

Created by
  • Haebom

저자

Shan Gao, Zhiqiang Wu, Yawen Niu, Xiaotao Li, Qingqing Xu

개요

본 논문은 에지 디바이스에서의 실시간 동영상 잡음 제거를 위한 하드웨어-알고리즘 공동 설계 프레임워크를 제안합니다. 기존 심층 신경망(DNN) 기반 동영상 잡음 제거 모델들은 에지 디바이스의 실시간 및 에너지 효율 요구사항을 충족하기 어려운데, 이를 해결하기 위해 메모리 내 연산(CIM) 칩의 장점을 활용합니다. CIM 칩의 아키텍처 제약 조건을 고려하여 설계된 CIM-Aware Architecture (CIM-NET)과 pseudo-convolutional 연산자 CIM-CONV를 제안하며, 이를 통해 MVM 연산 횟수를 크게 줄여 CIM 칩에서의 추론 속도를 향상시키면서 경쟁력 있는 성능을 유지합니다. FastDVDnet과 비교 실험 결과, MVM 연산 횟수를 획기적으로 줄이면서 PSNR 성능 저하를 최소화함을 보여줍니다.

시사점, 한계점

시사점:
CIM 칩을 활용한 에지 디바이스에서의 실시간 고성능 동영상 잡음 제거 가능성 제시.
하드웨어-알고리즘 공동 설계를 통한 DNN 모델의 효율적 CIM 구현 전략 제시.
CIM-NET 및 CIM-CONV를 통해 MVM 연산 횟수 감소 및 추론 속도 향상 달성.
한계점:
FastDVDnet 대비 PSNR 성능이 약간 저하됨 (35.11 dB vs 35.56 dB).
제안된 프레임워크의 일반화 성능 및 다양한 잡음 유형에 대한 성능 평가 추가 필요.
실제 CIM 칩 상에서의 구현 및 성능 평가 결과가 아직 제시되지 않음.
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