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刘丽丽:机会,总是留给准备好的人

作者:余霞  发布时间:2019-11-13 10:54:43   来源:   

记“兆易创新杯”第十四届中国研究生电子设计竞赛全国一等奖获奖队伍专访

队员:刘丽丽、阙禄颖、项晓强、张珍元、代光海

指导老师:周军


当刘丽丽收到获得大赛全国一等奖的消息时,她正和其他队员们吃着晚饭,“我们拿一等奖了!”队长刘丽丽的话让整个餐桌的人缓神了片刻,随即爆发出难以抑制的兴奋感和欢呼声。怎么回事呢?原来,在众多高校团队云集的决赛中,刘丽丽和队员们给自己定的目标是“保三争二”,这突如其来的一等奖超出了所有人的预期。

整个故事还要从今年三月份说起。

2019年3月,“兆易创新杯”第十四届中国研究生电子设计竞赛正式开放报名入口,时为信通学院“物联网智能芯片与系统”团队2017级研究生的刘丽丽、项晓强、张珍元、代光海迅速组队,不久,2018级研究生阙禄颖也加入队伍。至此,以刘丽丽为队长的五人小队正式集结。

从无到有,创新性成就作品亮点

AI芯片设计及其应用如人脸识别、目标检测等,是团队最近正在研究的内容。在研究过程中,他们发现,在暗光条件下,一些识别检测算法会受到一定的影响。因此,刘丽丽所在队伍把比赛作品的思路放在了如何对暗光图像进行增强上。

在周军老师的帮助下,他们抓住与生命科学学院合作的契机,设计了基于视网膜机理的色调映射处理器。处理器设计核心参考神经网络算法模拟人脑神经元的建模思路,创新性地对人眼视网膜细胞进行建模处理。

整个作品设计的难点主要落在了提升处理器处理速度、降低处理功耗、节约硬件资源三个方面。为了解决这些问题,提高作品创新度,他们设计了4项关键技术:相邻帧共享技术、基于并行的数据分块复用技术、卷积核压缩解压技术和多层卷积流水技术。同时,为了提升处理后图像的真实程度、自然程度,他们在水平细胞模块中设计了自适应选取卷积核的操作,合理调节图像对比度,增强亮度。最终取得了高清图像处理速度高达200帧/秒,处理能效达到了544453pixels/mW/s,处理器以卷积操作为主体,可以复用AI芯片的神经网络处理模块进行实现,极大地节约了应用成本。

实验结果表明,初期设计的效果十分良好,团队因此斩获了校内赛一等奖。

               

左图为夜间拍摄的暗光图像,右图为处理器处理后的图像

技术优化,打磨作品的必经路

校内赛只是团队迈出的第一步。

尽管在校内赛中,专家评委们对作品给予了高度认可,但若要继续冲击西南赛区乃至全国赛区的奖项,这个作品的完成度显然还不够。因此,专家评委们也提出了一些极具建设性的方向,例如,之前的设计只是针对静态图片的暗光增强,那么,针对动态性事物的演示效果如何呢?处理器在实时性、色彩还原度等方面的效果如何呢?

带着这些疑问,团队成员们迅速对作品进行了审视及技术改进。

在实验时,为了进行实际场景展示,队员们使用了KT板搭建暗光黑箱环境。他们在黑箱中放入彩色魔方,以验证作品色彩还原度;在黑箱放入一个电动玩偶,以验证作品的实时处理效果;在黑箱里放入写有文字的笔记本,展示过程中开启边缘检测模块,模拟现实场景中暗光条件下检测车牌,以验证处理器对后续算法处理有所帮助。不仅如此,为了表明作品的现实应用意义,他们还通过播放现实场景的道路交通视频进行展示。

功夫不负有心人,所有实验的演示结果都没有让人失望。在七月份的全国初赛中,团队拿到西南赛区一等奖,并顺利进入全国决赛。


充分备战,全力冲刺决赛

2019年8月,“兆易创新杯”第十四届中国研究生电子设计竞赛决赛在江苏省南京信息工程大学举办。来自国内外132所高校、近1600名的研究生带着三百多件作品进入决赛。

到达南京信息工程大学的第一天,队员们兴致勃勃地来到决赛展位做各项准备工作。队员阙禄颖清晰地记得,“当时我们路演展位周围有北京大学、浙江大学、华南理工大学、上海大学等多个高校的队伍,太多优秀的团队了,我记得上海大学的关于脑电控制机械臂的作品就惊艳了很多评审。”在这样的压力下,负责现场答辩的他,拿起早已烂熟于心的稿子反反复复确认,其他队员则不断检查现场演示设备,力求万无一失。

与其他团队直接利用基于实验室的项目、设备不同,刘丽丽带领的队伍实现了idea与设计从无到有的过程,这无疑是一个加分项。因此,在现场展示阶段,评审对这支队伍留下了深刻的印象,这也就助力了答辩环节的顺利完成。

这支力求保三争二的队伍,凭借优秀的作品和出色的表现,最终摘取了一等奖。

制胜因素,成功绝非偶然

整支队伍获奖不是偶然,而是多方面因素的促成。

由于队内不少人都有过电子设计类比赛的经验,整个团队在一开始合作便迅速上手,并在分工上达成一致。团队成员除了负责设计各自对应的技术模块之外,刘丽丽还负责整体框架的设计,张珍元负责作品及答辩ppt的美化,阙禄颖负责现场答辩。

分工明确后,团队成员的沟通交流是必不可少的。刘丽丽回忆,“进展顺利时一周大概开两次会,到后期步入决赛时,基本上每天都会开会进行讨论。”由于身处同一个教研室,关系十分融洽,队员们平常沟通起来很直接,这极大地提高了整体效率。

然而,分歧也是无可避免的。

在决赛前,就答辩时先通过黑箱演示反映作品特点,还是先通过实际场景视频演示吸引评委眼球的问题,刘丽丽就和阙禄颖产生了不同想法。在一番讨论过后,阙禄颖决定采取刘丽丽的建议,先介绍作品特点,着重突出此设计与其他队伍的不同之处,给评委留下印象,再演示现实场景的暗光道路交通视频用以升华主题。事实证明,效果相当不错。

“在合作完成一个作品的过程中少不了出现矛盾和分歧,但我们的初心都是一样的,那就是为了让我们的作品更好。”刘丽丽表示,适当的分歧是好事。

从左到右依次为:项晓强、阙禄颖、周军老师、刘丽丽、张珍元、代光海

除了这些因素,成员们还要特别感谢导师周军老师和学院辅导员李娜老师以及众多为作品提出宝贵意见的专家老师们,正是由于各位老师不计回报的辛勤指导,让这个作品从PPT、演讲稿,到作品设计和展示都有了质的提升。

对于更多想要参加电子设计类比赛的学生们,队员们建议从软硬件基础、表达能力、团队协调沟通能力这三个方面进行加强。机会,总是留给准备好的人。


相关链接:由周军教授带领的“物联网智能芯片与系统团队”,现有包括国家青年千人在内的教师10人,主要针对物联网智能感知终端(包括智能感知、智能穿戴、智能通信与组网等)的专用芯片与系统设计,结合处理算法、硬件架构、模块电路、系统等开展协同创新,面向图像/声音感知、位置/运动感知、电磁感知、健康医疗等应用,研究智能化、低功耗、微型化的物联网智能感知终端解决方案。

该团队拥有与ARM、Intel、Freescale等多家国际知名企业的校企联合实验室,并与美国德州大学奥斯汀分校、美国亚利桑那州立大学、新加坡国立大学、新加坡南洋理工大学等国际一流大学保持长期合作关系。该团队在研究生培养过程中,以立德树人为根本任务,构建了良师益友的师生关系,潜心育人,积极增强研究生的创新实践能力。在本次竞赛中,完全由该团队学生组成的两支参赛队伍,分别获得了全国团体一等奖和企业命题二等奖的佳绩,团队负责人周军教授也获得了“优秀指导教师”称号。本团队欢迎有志于从事物联网专用芯片与系统设计,学习积极性、能动性高,具有扎实的算法和硬件基础,良好的合作沟通能力的同学加入。