MixformerV2

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MixformerV2

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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_MixformerV2 >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/MCG-NJU/MixFormerV2/
  • branch:main
  • commit_id:1041438
  • weights:https://drive.google.com/drive/folders/1-MC62QKR2-1OYnFMS5YZTBE14171WOpo

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://drive.google.com/drive/folders/1-MC62QKR2-1OYnFMS5YZTBE14171WOpo ,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_MixformerV2

# 在此模型根目录
mkdir 0_MixformerV2
git clone -b main https://github.com/MCG-NJU/MixFormerV2/ 0_MixformerV2
cd 0_MixformerV2
git checkout 1041438

3)在完成官方要求的环境配置后,准备好lasot数据集并且在原始工程里设置好路径。详细参见lib/test/evaluation/local.py

4)打开0_MixformerV2 原始工程中lib\test\parameter\mixformer2_vit_online.py文件,找到第35行params.checkpoint = os.path.join(save_dir, model),手动将其修改为:params.checkpoint=model

5)安装好MixformerV2源码readme要求的环境后,将1_scripts中文件复制到0_ETTrack中,进入1_scripts执行保存模型脚本

# 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:
    1. 将reorg操作用卷积等效
    2. 将模型后处理,及模型中间过程中用到的常量reg_tokens移到外部计算,并将计算结果作为常量输入给到网络,对应修改MixFormerOnline类的track函数
    3. VisionTransformer类的forward函数中,将expand算子等效替换为concat操作,消除distill_feat_list的无关计算
    4. Attention类的forward函数中,去除floor_divide操作,将其替换为固定数值,并且剔除了unbind算子,用slice的方法手动将qkv的输出拆分为q, k, v
    5. MlpHead类的forward函数中,将常量的转置在外面完成,将转置结果作为全局变量传入网络; 并用matmul代替*和sum,将stack算子等效成了concat算子,注释掉非softmax分支,以及调整输入输出,将部分小计算移到后处理中
    6. MlpScoreDecoder类的forward函数中,将Icraft不支持的mean算子,迁移到后处理中
  • 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/mixformerv2_small_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/MixformerV2/imodel

3. 仿真

通过配置3_deploy/modelzoo/MixformerV2/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/MixformerV2
      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 ./MixformerV2_psin.py ../cfg/MixformerV2.yaml
    # Linux系统下:
    python icraft_launcher.py ./MixformerV2_psin.py ../cfg/MixformerV2.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\MixformerV2\io\input及 3_deploy\modelzoo\MixformerV2\io\list.txt中
  • 如需测试其他数据集,需自行将图片存放于 3_deploy\modelzoo\MixformerV2\io\input,并准备对应的input.txt
  1. 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/MixformerV2/cfg/

    测试时使用:MixformerV2_test.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。
  2. 编译、执行运行时程序

    python运行时:

    cd 3_deploy/modelzoo/MixformerV2/pyrt
    # Windows系统下:
    python ./MixformerV2_psin.py ../cfg/MixformerV2.yaml
    # Linux系统下:
    python icraft_launcher.py ./MixformerV2_psin.py ../cfg/MixformerV2.yaml
    
  3. 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:

MixformerV2 input shape hard time
float [1, 112, 112, 3] -
8bit [1, 112, 112, 3] 17.7960ms
16bit [1, 112, 112, 3] 30.1226ms

精度测试结果如下:

MixformerV2 qt_strategy AUC Precision Norm Precision
float - 58.63 57.56 67.28
8bit null-pt 0.24 0.59 0.25
16bit null-pt 58.47 57.81 66.18