基于FPGA的高能效YOLO目标检测系统

来源：计算机测量与控制杂志2025年第11期北京时间：

作者：刘达,李付帅,弋庆龙

单位：福州大学电气工程与自动化学院

摘要：依据YOLO系列网络在目标检测领域的出色表现，提出了一种基于FPGA的高能效YOLO目标检测系统，通过对YOLOv5n网络进行层融合优化模型，并采用量化感知训练对网络模型进行再训练和量化，将特征图和权重数据量化为8位，降低了硬件资源的消耗；设计了一种混合流可配置的硬件加速器架构，通过配置模型参数实现网络层的前向推理，在硬件模块中对网络层进行优化设计，并采用乒乓双缓存与层间流水线协同设计；整个硬件加速系统通过软硬件协同设计实现，合理调度硬件模块，实现了软核处理器与硬件加速器高效并行工作；经实际测试在Xilinx VC707 FPGA开发板上，系统以100 MHz的工作频率实现了27.15 GOPS的吞吐量，功耗仅为2.88 W，实现了9.43 GOPS/W的高能效，兼顾了检测速度和功耗，满足目标检测的需求。

关键词：目标检测;YOLO;FPGA;量化;硬件加速