【技術(shù)干貨】教你如何基于華為昇騰CANN架構(gòu)快速實(shí)現(xiàn)模型推理應(yīng)用

昇騰的AI全軟件棧平臺(tái)、開(kāi)源框架、CANN、MindSpore、MindX 等工具，可以讓開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)「統(tǒng)一端邊云，全端自動(dòng)部署」，開(kāi)啟了機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)的新時(shí)代，一直被人們寄予厚望。但正因?yàn)橘Y源極其豐富，浩如星辰，想要快速尋找，到摸索清楚其中的原理，并最終結(jié)合自己手上的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)應(yīng)用部署，人力成本、時(shí)間成本將增加不少，不利于快速推進(jìn)項(xiàng)目。

現(xiàn)在~好消息來(lái)了！經(jīng)過(guò)英碼科技工程師們的認(rèn)真梳理，本篇文章，我們以英碼科技EA500I邊緣計(jì)算盒子為例，為大家介紹在昇騰CANN架構(gòu)下，基于PyTorch框架的ResNet50模型，以及基于YOLOV7網(wǎng)絡(luò)模型如何快速實(shí)現(xiàn)模型推理應(yīng)用。

CANN架構(gòu)介紹

異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)CANN（Compute Architecture for Neural Networks）是華為針對(duì)AI場(chǎng)景推出的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，向上支持多種AI框架，包括MindSpore、PyTorch、TensorFlow等，向下服務(wù)AI處理器與編程，發(fā)揮承上啟下的關(guān)鍵作用，是提升昇騰AI處理器計(jì)算效率的關(guān)鍵平臺(tái)。同時(shí)針對(duì)多樣化應(yīng)用場(chǎng)景，提供多層次編程接口，支持用戶(hù)快速構(gòu)建基于昇騰平臺(tái)的AI應(yīng)用和業(yè)務(wù)。

01、樣例1介紹（ResNet50模型）

▍基于PyTorch框架的ResNet50模型，對(duì)*.jpg圖片分類(lèi)，輸出各圖片所屬分類(lèi)的編號(hào)、名稱(chēng)。

樣例的處理流程如下圖所示：

1、樣例下載

命令行方式下載(下載時(shí)間較長(zhǎng)，需稍作等待)。

# 開(kāi)發(fā)環(huán)境，非root用戶(hù)命令行中執(zhí)行以下命令下載源碼倉(cāng)。

cd ${HOME}

git clone https://gitee.com/ascend/samples.git

?注：?如果需要切換到其它tag版本，以v0.9.0為例，可執(zhí)行以下命令。

git check out?v0.9.0

樣例的代碼目錄說(shuō)明如下：

2、準(zhǔn)備環(huán)境

（1）安裝CANN軟件

最新版本的CANN軟件安裝指南請(qǐng)戳→安裝指南

注：英碼科技EA500I智能工作站系統(tǒng)環(huán)境中已適配該軟件，無(wú)需另行下載安裝。

（2）設(shè)置環(huán)境變量

注：“$HOME/Ascend”請(qǐng)?zhí)鎿Q“Ascend-cann-toolkit”包的實(shí)際安裝路徑。

# 設(shè)置CANN依賴(lài)的基礎(chǔ)環(huán)境變量

. ${HOME}/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh

#如果用戶(hù)環(huán)境存在多個(gè)python3版本，則指定使用python3.7.5版本

export?PATH=/usr/local/python3.7.5/bin:$PATH

#設(shè)置python3.7.5庫(kù)文件路徑

export?LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/python3.7.5/lib:$LD_LIBRARY_PATH

# 配置程序編譯依賴(lài)的頭文件與庫(kù)文件路徑

export DDK_PATH=$HOME/Ascend/ascend-toolkit/latest

export NPU_HOST_LIB=$DDK_PATH/runtime/lib64/stub

（3）安裝OpenCV

執(zhí)行以下命令安裝opencv ，須確保是3.x版本；

sudo apt-get install?libopencv-dev

3、樣例運(yùn)行

（1）獲取PyTorch框架的ResNet50模型(*.onnx)，并轉(zhuǎn)換為昇騰AI處理器能識(shí)別的模型(*.om)

注：此處以昇騰310 AI處理器為 例，針對(duì)其它昇騰AI處理器的模型轉(zhuǎn)換，需修改atc命令中的-- soc_version參數(shù)值。

# 為方便下載，這里直接給出原始模型下載及模型轉(zhuǎn)換命令,可以直接拷貝執(zhí)行。

cd $HOME/samples/inference/modelInference/sampleResnetQuickStart/

cpp/model wget?https://obs-9be7.obs.cn-east-? 2.myhuaweicloud.com/003_Atc_Models/resnet50/resnet50.onnx

atc --model=resnet50.onnx?--framework=5 --output=resnet50 --

input_shape="actual_input_1:1,3,224,224" ?--soc_version=Ascend310

atc命令中各參數(shù)的解釋如下，詳細(xì)約束說(shuō)明請(qǐng)參見(jiàn)《ATC模型轉(zhuǎn)換指南》。

--model ：ResNet-50網(wǎng)絡(luò)的模型文件的路徑

--framework：原始框架類(lèi)型。5表示ONNX。

--output：resnet50.om模型文件的路徑。請(qǐng)注意，記錄保存該om模型文件的路徑，后續(xù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用時(shí)需要使用。

--input_shape：模型輸入數(shù)據(jù)的shape。

--soc_version：昇騰AI處理器的版本。

說(shuō)明：如果無(wú)法確定當(dāng)前設(shè)備的soc_version，則在安裝驅(qū)動(dòng)包的服務(wù)器執(zhí)行npu-smi info 命令進(jìn)行查詢(xún)，在查詢(xún)到的“Name“前增加Ascend信息，例如“Name“對(duì)應(yīng)取值為_(kāi)xxxyy_ ， 實(shí)際配置的soc_version值為Ascend_xxxyy_。

（2）獲取測(cè)試圖片數(shù)據(jù)

請(qǐng)從以下鏈接獲取該樣例的測(cè)試圖片dog1_ 1024_683.jpg，放在data目錄下。

cd $HOME/samples/inference/modelInference/

sampleResnetQuickStart/cpp/data wget

https://obs-9be7.obs.cn-east- ? 2.myhuaweicloud.com/models/aclsample/dog1_1024_683.jpg

注：若需更換測(cè)試圖片，則需自行準(zhǔn)備測(cè)試圖片，并將測(cè)試圖片放到data目錄下。

（3）編譯樣例源碼

執(zhí)行以下命令編譯樣例源碼：

cd $HOME/samples/inference/modelInference/

sampleResnetQuickStart/

cpp/scripts bash sample_build.sh

（4）運(yùn)行樣例

執(zhí)行以下腳本運(yùn)行樣例：

bash sample_run.sh

執(zhí)行成功后，在屏幕上的關(guān)鍵提示信息示例如下，提示信息中的label表示類(lèi)別標(biāo)識(shí)、conf表示該分類(lèi)的?最大置信度，class表示所屬類(lèi)別。這些值可能會(huì)根據(jù)版本、環(huán)境有所不同，請(qǐng)以實(shí)際情況為準(zhǔn)：

[INFO] The sample starts to run

out_dog1_1024_683.jpg

label:162 conf:0.902209 ?class:beagle

[INFO] The?program runs successfully

4、代碼邏輯詳解（C&C++語(yǔ)言）

樣例中的接口調(diào)用流程如下圖所示：

在此樣例基礎(chǔ)上：

若想要更換測(cè)試圖片，只需自行準(zhǔn)備好新的jpg圖片并存放到樣例的data目錄下，圖片數(shù)據(jù)預(yù)處理時(shí)會(huì)自 動(dòng)從該目錄下讀取圖片數(shù)據(jù)、再縮放至模型所需的大小。

若想要更換模型，則需關(guān)注以下修改點(diǎn)：

1.準(zhǔn)備模型：需自行準(zhǔn)備好原始模型并存放到樣例的model目錄下，再參考《ATC模型轉(zhuǎn)換指南》轉(zhuǎn)換模型；

2. 加載模型：在aclmdlLoadFromFile接口處加載轉(zhuǎn)換后的模型；

3. 準(zhǔn)備模型輸入/輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：根據(jù)新模型的輸入、輸出個(gè)數(shù)準(zhǔn)備；

4. 獲取推理結(jié)果&后處理：根據(jù)新模型的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。

須知：?一般來(lái)說(shuō)，更換其它圖片分類(lèi)模型(例如resnet50- >resnet101) ?,由于同類(lèi)模型的輸入、輸出類(lèi) 似，在此樣例基礎(chǔ)上改動(dòng)較小，但如果更換為其它類(lèi)型的模型(例如目標(biāo)檢測(cè)模型)，由于不同類(lèi)型模?型的輸入、輸出差別較大，在此樣例基礎(chǔ)上數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型輸入&輸出準(zhǔn)備以及數(shù)據(jù)后處理等改動(dòng)很大，建議在Ascend Sample倉(cāng)先找到目標(biāo)檢測(cè)類(lèi)的樣例，再基于目標(biāo)檢測(cè)樣例修改。

02、樣例2介紹（YOLOV7模型）

以YOLOV7網(wǎng)絡(luò)模型為例，使能Acllite對(duì)圖片進(jìn)行預(yù)處理，并通過(guò)模型轉(zhuǎn)換使能靜態(tài)AIPP功能，使能AIPP功能后，YUV420SP_U8格式圖片轉(zhuǎn)化為RGB，然后減均值和歸一化操作，并將該信息固化到轉(zhuǎn)換后的離線(xiàn)模型中，對(duì)YOLOV7網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行推理，對(duì)圖片進(jìn)行物體檢測(cè)和分類(lèi)，并給出標(biāo)定框和類(lèi)別置信度。

樣例輸入：圖片。樣例輸出：圖片物體檢測(cè)，并且在圖片上給出物體標(biāo)注框，類(lèi)別以及置信度。1

獲取源碼包

可以使用以下兩種方式下載，請(qǐng)選擇其中一種進(jìn)行源碼準(zhǔn)備。

命令行方式下載(下載時(shí)間較長(zhǎng)，但步驟簡(jiǎn)單)：

# 開(kāi)發(fā)環(huán)境，非root用戶(hù)命令行中執(zhí)行以下命令下載源碼倉(cāng)。
cd ${HOME}git clone https://gitee.com/ascend/samples.git

注：如果需要切換到其它tag版本，以v0.5.0為例，可執(zhí)行以下命令。

git checkout?v0.5.0壓縮包方式下載(下載時(shí)間較短，但步驟稍微復(fù)雜)。注：如果需要下載其它版本代碼，請(qǐng)先請(qǐng)根據(jù)前置條件說(shuō)明進(jìn)行samples倉(cāng)分支切換。# 1. samples倉(cāng)右上角選擇【克隆/下載】下拉框并選擇【下載ZIP】。
# 2. 將ZIP包上傳到開(kāi)發(fā)環(huán)境中的普通用戶(hù)家目錄中，【例如：${HOME}/ascend-samples- master.zip】。
# 3. 開(kāi)發(fā)環(huán)境中，執(zhí)行以下命令，解壓zip包。cd ${HOME}unzip ascend-samples-master.zip

2、第三方依賴(lài)安裝

設(shè)置環(huán)境變量，配置程序編譯依賴(lài)的頭文件，庫(kù)文件路徑?！?HOME/Ascend”請(qǐng)?zhí)鎿Q“Ascend-cann-toolkit”包的?實(shí)際安裝路徑。export DDK_PATH=$HOME/Ascend/ascend-toolkit/latestexport NPU_HOST_LIB=$DDK_PATH/runtime/lib64/stubexport THIRDPART_PATH=${DDK_PATH}/thirdpartexport LD_LIBRARY_PATH=${THIRDPART_PATH}/lib:$LD_LIBRARY_PATH

創(chuàng)建THIRDPART_PATH路徑：

mkdir?-p?${THIRDPART_PATH}

acllite

注：源碼安裝ffmpeg主要是為了acllite庫(kù)的安裝 執(zhí)行以下命令安裝x264# 下載x264cd ${HOME}git clone?https://code.videolan.org/videolan/x264.gitcd?x264# 安裝x264./configure --enable-shared --disable-asmmakesudo?make?installsudo cp /usr/local/lib/libx264.so.164 /lib
執(zhí)行以下命令安裝ffmpeg：

# 下載ffmpeg

cd ${HOME}

wge thttp://www.ffmpeg.org/releases/ffmpeg-4.1.3.tar.gz --no-check-?certificatetar?-zxvf?ffmpeg-4.1.3.tar.gz

cd?ffmpeg-4.1.3

# 安裝ffmpeg

./configure --enable-shared --enable-pic --enable-static?--disable-x86asm?--?enable-libx264 --enable-gpl?--prefix=${THIRDPART_PATH}

make?-j8

make install

執(zhí)行以下命令安裝acllite：cd ${HOME}/samples/inference/acllite/cplusplusmakemake install

安裝opencv

執(zhí)行以下命令安裝opencv(注:須確保是3.x版本)

sudo apt-get install?libopencv-dev

3、樣例運(yùn)行

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

請(qǐng)從以下鏈接獲取該樣例的輸入圖片，放在data目錄下。

cd $HOME/samples/inference/modelInference/sampleYOLOV7/datawget?https://obs-9be7.obs.cn-east-2.myhuaweicloud.com/models/aclsample/dog1_1024_683.jpg

（2）ATC模型轉(zhuǎn)換

將YOLOV7原始模型轉(zhuǎn)換為適配昇騰310處理器的離線(xiàn)模型(*.om文件)，放在model路徑下。#為了方便下載，在這里直接給出原始模型下載及模型轉(zhuǎn)換命令,可以直接拷貝執(zhí)行。?cd $HOME/samples/inference/modelInference/sampleYOLOV7/modelwget?https://obs-9be7.obs.cn-east-2.myhuaweicloud.com/003_Atc_Models/yolov7/yolov7x.onnxwget?https://obs-9be7.obs.cn-east-2.myhuaweicloud.com/003_Atc_Models/yolov7/aipp.cfgatc?--model=yolov7x.onnx?--framework=5 --output=yolov7x --input_shape="images:1,3,640,640" ?--soc_version=Ascend310 ?--insert_op_conf=aipp.cfg樣例編譯執(zhí)行以下命令，執(zhí)行編譯腳本，開(kāi)始樣例編譯。cd $HOME/samples/inference/modelInference/sampleYOLOV7/scriptsbash sample_build.sh樣例運(yùn)行執(zhí)行運(yùn)行腳本，開(kāi)始樣例運(yùn)行。bash sample_run.s

（3）樣例結(jié)果展示

運(yùn)行完成后，會(huì)在樣例工程的out目錄下生成推理后的圖片，顯示對(duì)比結(jié)果如下所示。

結(jié)語(yǔ)

以上內(nèi)容詳細(xì)介紹了在昇騰CANN架構(gòu)下，基于PyTorch框架的ResNet50模型，以及基于YOLOV7網(wǎng)絡(luò)模型如何快速實(shí)現(xiàn)模型推理應(yīng)用的主要流程，尤其方便已購(gòu)買(mǎi)英碼科技EA500I邊緣計(jì)算盒子的開(kāi)發(fā)者朋友們快速實(shí)現(xiàn)推理應(yīng)用。

下期將會(huì)繼續(xù)更新關(guān)于昇騰開(kāi)發(fā)工具的其他詳細(xì)使用教程，歡迎關(guān)注！