Support Vector Machine (SVM) is a robust machine learning model that shows high accuracy with different classification problems, and is widely used for various embedded applications. However , implementation of embedded SVM classifiers is challenging, due to the inherent complicated computations required. This motivates implementing the SVM on hardware platforms for achieving high performance computing at low cost and power consumption. Melanoma is the most aggressive form of skin cancer that increases the mortality rate. We aim to develop an optimized embedded SVM classifier dedicated for a low-cost handheld device for early detection of melanoma at the primary healthcare. In this paper, we propose a hardware/software co-design for implementing the SVM classifier onto FPGA to realize melanoma detection on a chip. The implemented SVM on a recent hybrid FPGA (Zynq) platform utilizing the modern UltraFast High-Level Synthesis design methodology achieves efficient melanoma classification on chip. The hardware implementation results demonstrate classification accuracy of 97.9%, and a significant hardware acceleration rate of 21 with only 3% resources utilization and 1.69W for power consumption. These results show that the implemented system on chip meets crucial embedded system constraints of high performance and low resources utilization, power consumption, and cost, while achieving efficient classification with high classification accuracy.


翻译:支持矢量机(SVM)是一个强有力的机器学习模型,显示不同分类问题的高度准确性,并广泛用于各种嵌入应用程序。然而,由于内在的复杂计算要求,嵌入的SVM分类器的实施具有挑战性。这促使在硬件平台上实施SVM,以实现低成本和电力消耗的高性能计算。梅兰诺马是皮肤癌中最具攻击性的形式,增加了死亡率。我们的目标是开发一个优化的嵌入式SVM分类器,专门用于在初级医疗保健部门早期发现黑素的低成本手持设备。在本文件中,我们提议在FPGA上实施SVM分类器的硬件/软件共同设计,以在芯片上实现黑素检测。在使用现代超压压高综合合成设计方法的混合型平台上,实现了高效的芯片分类。硬件实施结果显示分类准确性能达97.9%,以及显著的硬件加速率为21,只有3%的资源使用率和1.69W的电能消耗率。这些结果显示,在高效的电耗能和高精度使用率下实现了高效的系统。

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在机器学习中,支持向量机(SVM,也称为支持向量网络)是带有相关学习算法的监督学习模型,该算法分析用于分类和回归分析的数据。支持向量机(SVM)算法是一种流行的机器学习工具,可为分类和回归问题提供解决方案。给定一组训练示例,每个训练示例都标记为属于两个类别中的一个或另一个,则SVM训练算法会构建一个模型,该模型将新示例分配给一个类别或另一个类别,使其成为非概率二进制线性分类器(尽管方法存在诸如Platt缩放的问题,以便在概率分类设置中使用SVM)。SVM模型是将示例表示为空间中的点,并进行了映射,以使各个类别的示例被尽可能宽的明显间隙分开。然后,将新示例映射到相同的空间,并根据它们落入的间隙的侧面来预测属于一个类别。

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