AiATrack

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AiATrack

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FPGA_ops
Bitstream
OS

本分支上的模型库文件与 icraft3.31.0 版本适配,部署时对应使用 25060601 版本位流,硬件后端 仅 支持 BUYI,即:

  1. 模型2_compile/config目录下 仅支持 编译 BY 文件夹下的toml文件;
  2. 模型3_deploy/modelzoo/MODEL/cfg目录下的yaml文件中, run_backend 字段 仅支持 配置为 host 或 buyi 。

0. 文件结构说明

AI部署模型需要以下几部分文件

  • 0_AiATrack >模型原始工程,需要自行下载
  • weights >存放原始权重,需要自行下载
  • 1_scripts >若干脚本,用于保存Icraft编译器需要的模型、编译后仿真等功能
  • 2_compile >Icraft编译器编译模型时所需要的文件
  • 3_deploy >将Icraft编译器编译出的模型部署到硬件时需要的c++工程

1. python工程准备

1. 模型来源:

  • code:https://github.com/Little-Podi/AiATrack
  • branch:main
  • commit_id:cdb3a4e
  • weights:https://github.com/Little-Podi/AiATrack/releases/download/downloads/Trained_Models.zip

2. 保存模型

目的:将模型保存成可以被Icraft编译器编译的形态

1)根据模型来源中的地址:https://github.com/Little-Podi/AiATrack/releases/download/downloads/Trained_Models.zip ,下载原始weights,存放于 /weights文件夹中

注意:
  • 有时开源的weights url可能会变更。如果上述weights url失效,请根据原工程相应的branch以及commit版本寻找正确的下载链接
  • 若上述weights url永久失效,请联系本模型库相关人员获取权限下载

2)根据模型来源中的地址,下载指定commit id版本的源代码,文件夹名称要设置为:0_AiATrack

# 在此模型根目录
mkdir 0_AiATrack
git clone -b main https://github.com/Little-Podi/AiATrack 0_AiATrack
cd 0_AiATrack
git checkout cdb3a4e

3)安装好AiATrack源码readme要求的环境后,将1_scripts中文件复制到0_ETTrack中,执行保存模型脚本1_save.py

# 在此模型根目录
cd 1_scripts
python 1_save.py

1_scripts提供脚本说明:

环境要求:Icraft编译器对导出框架模型时使用的框架版本有要求。即以下脚本中所有导出模型的脚本 1_save.py ,必须在要求的框架版本下执行,其他脚本不限制。要求的版本:

  • pytorch:支持pytorch1.9.0、pytorch2.0.1两个版本的原生网络模型文件(.pt格式),以及pytorch框架保存为onnx(opset=17)格式的模型文件(.onnx格式)
  • paddle:仅支持PaddlePaddle框架保存为onnx(opset=11)格式的模型文件(.onnx格式),不支持框架原生网络模型文件
  • darknet:支持Darknet框架原生网络模型GitHub - pjreddie/darknet: Convolutional Neural Networks

0_infer.py >可以推理一张图并得到最终结果,模型原始权重会从 /weights 中寻找,需要您预先下载

1_save.py >保存模型,保存好的用于Icraft编译器的模型,会存放在 /2_compile/fmodel

保存模型时的修改点: - backbone - 去除backbone embeding前处理计算部分,仅保留resnet50模型结果 - 将`norm_layer`由***FrozenBatchNorm2d***改为***nn.BatchNorm2d***; - 将*backbone*(*Joiner*类)及其下*BackboneBase*类的输入和输出格式统一改为`Tensor`; - 去除*BackboneBase*中的`mask`相关内容,移至*网络外*作为前处理计算 - 去除以*backbone*输出为输入的*adjust*函数中的`mask`, `pos_embed`, `inr_embed`相关内容,移至*网络外*作为前处理计算,并将其输入和输出格式统一改为`Tensor`。
  • transformer

    • 去除TransformerEncoder和TransformerEncoderLayer输入参数中的src_key_padding_mask(实际未使用);
    • 去除TransformerDecoder和TransformerDecoderLayer输入参数中的refer_msk_list(实际未使用);
    • 将TransformerDecoderLayer中对refer_mem_list, refer_emb_list, refer_pos_list的torch.cat操作移至网络外作为前处理计算;
    • 将AiAModule.CorrAttention中对pos_emb的torch.repeat_interleave操作移至网络外作为前处理计算;
    • 精简AiAModule.forward中一些未使用的输入参数和if/else分支语句。
  • box_head

    • 在init函数中新增一个shape为(feat_size*feat_size, 1)、值均为1.0的float类型Tensor;
    • 将soft_argmax函数中的torch.sum函数改为与上述新增的常量Tensor进行torch.matmul操作;
    • 将forward函数中的torch.stack函数改为torch.cat和reshape;
    • 将以box_head输出为输入的box_xyxy_to_xywh, box_xyxy_to_cxcywh函数计算移至网络外作为后处理计算。
  • iou_head

    • ​ 去除Prpool部分

2_save_infer.py >用修改后保存的模型做前向推理,验证保存的模型与原模型是否一致

2.使用Icraft编译器编译模型

目的: 使用Icraft编译器将上一步保存好的框架模型转化为硬件可部署模型

  • 1)相关命名说明:

    1)fmodel:frame model >用于Icraft编译器的框架模型

    2)imodel:icraft model >用Icraft编译器编译出的模型

    3)qtset:Quantitative Calibration Set >Icraft编译器所需的量化校准集

  • 2)确认已安装正确的icraft版本

    检查方法:打开cmd运行:icraft --version

    若已正常安装则会显示当前icraft版本,例如:

    Icraft 版本:
     * 3.31.0
    
    CLI 版本:
    3.31.0.0-8639261(2507031119)
    
  • 3)执行编译:

    在 /2_compile目录下执行编译:

    icraft compile config/BY/AiATrack_8.toml
    

    如果过程顺利,将得到 icraft model(以 .json (graph).raw(param)的格式保存)

    其中包括编译各阶段产生的中间结果模型和最终用于片上部署的BY模型,直接被保存到: 3_deploy/modelzoo/AiATrack/imodel

3. 仿真

通过配置3_deploy/modelzoo/AiATrack/cfg/中yaml文件的run_backend字段为host实现模型仿真。

imodel:
  ...
  run_backend: host
  ...

4. 部署模型

部署环境检查

  • 以root账户登录片上系统terminal(ssh或串口皆可),模型库默认的模型存放路径为以下目录,如果没有请预先创建:
/home/fmsh/ModelZoo/
  • 检查板上环境是否正确:
    1. 查看环境变量,指令: icraft --version

      看打印信息是否如下:

      Icraft 版本:
      * v3.31.0
      
      CLI 版本:
      3.31.0.0-8639261(2507031119)
      
    2. 若是,在任意目录下输入icraft-serve即可打开server

    3. 检查icraft和customop安装包版本是否为arm64

      # 检查icraft安装包版本
      dpkg -l | grep icraft
      # 检查customop安装包版本
      dpkg -l | grep customop
      

      如果依次显示如下信息,则安装版本正确:

      ii  icraft                         3.31.0                             arm64        This is Icraft for arm64
      ii  customop                       3.31.0                             arm64        This is Icraft CustomOp for arm64
      
    4. 如果环境配置有误,请参考Part 1_1 2.3.1 ARM-Linux(片上系统环境) 编译环境准备进行部署环境配置。

    5. 根据此模型使用的硬算子,选择合适的位流,并在板上安装,所用硬算子及可选位流版本可参见本说明文档起始处的状态徽章,位流下载及安装说明请参考1/4) 其他下载资源。

python runtime:

目的:在AI硬件上执行模型前向推理

  1. python运行虚拟环境要求与准备

    • python版本:3.8(否则无法使用icraft的python API)

    • 确保已安装icraft的python安装包

      • socket模式使用:pip install icraft-3.x.x-cp38-none-win_amd64.whl
      • axi模式使用:pip install icraft-3.x.x-cp38-none-manylinux2014_aarch64.whl
    • 在选定的python运行虚拟环境中安装python运行时所需要的依赖包

      cd 3_deploy/modelzoo/AiATrack
      pip install -r requirements.txt
      
    • 安装一些便于开发pyrt的依赖包

      cd 3_deploy/Deps/modelzoo
      pip install -e .
      
      由于python运行时代码在引入依赖包时候已经通过sys.path.append(R"../../../Deps/modelzoo")将一些便于开发pyrt的依赖包加入到了系统路径下,因此可以不用执行该步骤即可直接运行2.执行程序。这里提供额外的[pip install -e .]安装方式是为了在python运行时代码时候方便进行pyrtutils的依赖跳转。
  2. 执行程序

    # Windows系统下:
    python ./AiATrack_psin.py ../cfg/AiATrack.yaml
    # Linux系统下:
    python icraft_launcher.py ./AiATrack_psin.py ../cfg/AiATrack.yaml
    

    在io/output中查看结果

5. 精度测试

由于精度测试需要遍历一个数据集中的所有图片,因此需要使用上位机作为主控操作系统(demo中是按windows作为上位机操作系统来做的),使用网口连接板子,运行时输入数据会通过上位机经由网口传到片上进行推理。

1. 环境准备

若已准备好环境请跳过此部分

1. 网口调试环境准备(如果已经准备好网口调试环境则看下一条)

  1. 安装ssh

  2. 查看或配置板子ip

    • 使用串口连接板子
    • vim /etc/rc.local
    • 查看或设置ip
    #!/bin/bash
    ifconfig eth0 192.168.125.171 netmask 255.255.255.0
    systemctl start sshd
    
  3. 修改本地网络适配器配置

    参考配置

    • ipv4地址:192.168.125.2
    • 子网掩码:255.255.255.0
    • 默认网关:192.168.125.1
    • 连接速度与双工:100mbps全双工
  4. 使用网口或串口进入板上系统打开server

    上位机:

    ssh root@192.168.125.171
    

    板上: 确保位于root账户下,执行:

    icraft-serve
    
    • 请确保在root账户下执行上述命令
    • 设备成功打开示意图
    root@U:~# icraft-serve
    [02/22/24 02:02:00.388] [I] Using port : 9981
    [02/22/24 02:02:00.388] [I] synchronous mode
    [02/22/24 02:02:00.388] [I] [irpc::port::tcp::_waitNewConn] wait for new connection
    

    如果能正确运行则可以继续下一步。

2. 测试说明

1.数据集准备

  • 测试数据集下载:LaSOT
  • 模型测试使用LaSOT数据集中随机抽取的部分数据集,测试序列存放于 3_deploy\modelzoo\AiATrack\io\input及 3_deploy\modelzoo\AiATrack\io\test.txt中
  • 如需测试其他数据集,需自行将图片存放于 3_deploy\modelzoo\AiATrack\io\input,并准备对应的input.txt

2.修改 运行时的yaml配置文件:

运行时需要配置一些模型路径,输入数据,后处理参数等,其配置文件在 3_deploy/modelzoo/AiATrack/cfg/

测试时使用:AiATrack_psin.yaml

需要修改:

  • imodel中参数:修改精度测试所用模型文件路径dir,根据所使用板子ip设置ip。
  • dataset中参数:更改自己的精度测试数据集路径。
  • param中参数:如果模型没有重训,则无需更改,若 重训则需要修改对应部分参数。

3.编译、执行运行时程序

cd 3_deploy/modelzoo/AiATrack/pyrt
# Windows系统下:
python ./AiATrack_psin.py ../cfg/AiATrack_test.yaml
# Linux系统下:
python icraft_launcher.py ./AiATrack_psin.py ../cfg/AiATrack_test.yaml

4.使用metrics测试脚本,将保存的测试结果计算出精度指标

metrics测试脚本使用与配置说明:

6.模型性能记录

时间测试结果如下

AiATrack input shape hard time
float [1, 320, 320, 3] -
int8 [1, 320, 320, 3] 91.605ms
int16 [1, 320, 320, 3] 183.452ms

精度测试结果如下:

AiATrack qt_strategy AUC Precision Norm Precision
float - 65.74 71.69 76.23
8bit null-pc 58.72 61.62 69.96
16bit null-pc 59.08 63.69 69.64