使用MindStudio进行HRNet模型推理与训练
基于PyTorch的MindX高性能预训练模型—HRNet
基于PyTorch的MindX高性能预训练模型—HRNet
目录
1 任务介绍
1.1 HRNet模型概述
HRNet是一个用于图像分类的高分辨网络。通过并行连接高分辨率到低分辨率卷积来保持高分辨率表示，并通过重复跨并行卷积执行多尺度融合来增强高分辨率表示。在像素级分类、区域级分类和图像级分类中，证明了这些方法的有效性。其创新点在于能够从头到尾保持高分辨率，而不同分支的信息交互是为了补充通道数减少带来的信息损耗，这种网络架构设计对于位置敏感的任务会有奇效。
1.2 MindStudio介绍
MindStudio是一套基于华为昇腾 AI 处理器开发的 AI 全栈开发工具，包括基于芯片的算子开发、以及自定义算子开发，同时还包括网络层的网络移植、优化和分析，另外在业务引擎层提供了一套可视化的AI引擎拖拽式编程服务，极大的降低了AI引擎的开发门槛，全平台通过IDE的方式向开发者提供各种服务功能。其中，针对安装与部署MindStudio提供多种部署方式，支持多种主流操作系统，为开发者提供最大便利；针对算子开发，MindStudio提供包含UT 测试、ST测试、TIK算子调试等的全套算子开发流程。支持 TensorFlow、PyTorch、MindSpore等多种主流框架的TBE和AI CPU自定义算子开发；针对网络模型的开发，MindStudio支持TensorFlow、Pytorch、MindSpore框架的模型训练，支持多种主流框架的模型转换。集成了训练可视化、脚本转换、模型转换、精度比对等工具，提升了网络模型移植、分析和优化的效率；针对应用开发，MindStudio集成了Profiling性能调优、编译器、MindX SDK的应用开发、可视化pipeline业务流编排等工具，为开发者提供了图形化的集成开发环境，通过MindStudio能够进行工程管理、编译、调试、性能分析等全流程开发，能够很大程度提高开发效率。
本文以HRNet模型为例，指导用户使用MindStudio平台进行模型转换（pth-onnx-om）、sdk推理、mxBase推理以及连接modelarts训练。
2 安装教程
2.1 安装说明
在一站式导航中点击“下载方式，用户手册”，根据安装指南进行安装。
其主要安装流程如下图所示。
所需环境如下。
MindStudio安装之前，安装依赖不是必选的。若要将项目在本地运行，则需要根据项目安装相应版本的依赖，配置所需的环境；若要将项目在远端服务器运行，则需在服务器上配置相应的环境和依赖。
2.2 环境依赖配置
2.2.1 CANN安装
CANN（Compute Architecture for Neural Networks）是华为公司针对AI场景推出的异构计算架构，通过提供多层次的编程接口，支持用户快速构建基于昇腾平台的AI应用和业务。
用户根据实际使用需要，下载对应的CANN软件包，具体安装流程可以参考官网的用户手册。
CANN软件包下载地址：
CANN安装流程：
2.2.2 安装依赖
（1）安装Python依赖
Python官方网站下载安装Python3.7.5到本地：
Python Release Python 3.7.5 | Python.org
打开高级系统设置 > 环境变量 > Path > 编辑 > 新建。
将Python安装环境下的Scipts路径添加到Path里。
安装Python依赖：
pip install xlrd==1.2.0
pip install absl-py
pip install numpy
pip install requests
（2）安装MinGW依赖
根据电脑配置选择合适的版本下载：
MinGW-w64 - for 32 and 64 bit Windows - Browse Files at SourceForge.net
将MinGW安装包解压到自定义的路径，按照上述环境变量的配置方法，将 MinGW路径下的bin文件夹添加到Path中。
安装配置完成后，打开cmd输入gcc -v
（3）安装CMake依赖
下载地址：Download | CMake
同样将cmake安装路径添加到Path中
2.3 安装 MindStudio
下载地址：昇腾社区-官网丨昇腾万里 让智能无所不及
双击MindStudio_{version}_win.exe安装包，按照提示安装即可。
3 MindStudio复现HRNet推理与训练功能
3.1 模型转换
3.1.1 创建工程
选择File > New > Project。
选择Ascend App。
点击Change选择CANN Version。
点击Remote Connection > 配置SSH，连接远端服务器。
连接成功后，点击Remote CANN location，选择相应的CANN版本。
选好后，点击Finish。
选择工程类型ACL Project(Python) > 点击Finish，工程创建成功。
3.1.2 配置工程属性
选择File > Project Structure。
选择Add Python SDK。
选择SSH Interpreter：其中Deploy选择已经配置好的SSH，Interpreter选择远端的一个python版本，并在Name处为其命名。
通过File > Settings > Deployment > Mappings来设置映射，其目的是使本地项目与远程服务器保持同步，从而使本地选择的文件能够在远端运行，同时运行结果也能同步到两端。
点击Excluded Paths来设置排他路径，将数据集等文件设置为排他，不进行同步，防止在运行过程中误删掉数据集。
配置好映射后，可通过在“某一文件”右击 > Deployment > Download from将文件从服务器上下载下来，也可以通过Deployment > Upload to 将某一文件上传至服务器。
3.1.3 pth->onnx
选择Run > Edit Configurations来配置运行文件。
在Script path处选择pth2onnx.py，在Parameters处输入超参数，在Python interpreter处指定python解释器的版本（配置工程属性时已经配置），配置好后点击Apply > OK。
运行完成后会在远程convert文件夹下生成hrnet.onnx。
3.1.4 onnx->om
选择Ascend -> Model Converter
按照提示选择onnx模型并填写其他参数，完成后点击Next。
在此界面确认参数是否正确，若不正确则点击Previous退回上一步进行修改，若正确则点击Finish开始转换。
如图所示，模型转换成功，会在convert目录下生成hrnet.om。
3.2 sdk推理
3.2.1 创建工程并配置工程属性
选择Ascend App类型的工程，并按照3.1节同样的步骤连接CANN。
选择MindX SDK Project(Python) > Finish。
按照3.1节同样的步骤配置工程属性（设置python解释器与映射）。
3.2.2 运行推理
选择sdk目录下的run.sh文件，配置其运行参数，点击Apply > OK。
运行结果如下所示：在sdk目录下生成了result_file.txt保存推理结果。
3.2.3 求精度
将util目录下的task_metric.py文件与标签文件val_label放到sdk目录下，然后选中sdk目录下的task_metric.py文件，配置其运行参数，点击Apply > OK。
打开生成的sdk_pred_result.acc.json文件查看推理精度。
3.3 mxbase推理
3.3.1 创建工程并配置工程属性
选择Ascend App类型的工程，并按照3.1节同样的步骤连接CANN。
选择MindX SDK Project(C/C++) > Finish。
按照3.1节同样的步骤配置工程属性（设置python解释器与映射）。
3.3.2 前处理
转到sdk工程，选择util目录下编译产生的preprocess.py文件，配置其运行参数，点击Apply > OK。
处理后的图片会存放在util目录下的preprocess文件夹中。
3.3.3 编译
Mxbase推理需要先进行编译，选择mxbase目录下的build.sh文件，配置其运行参数，点击Apply > OK。
编译完成后会在mxbase文件夹下生成用来运行推理的hrnet文件。
3.3.4 运行推理
选择mxbase目录下编译产生的hrnet文件，配置其运行参数，点击Apply > OK。
运行结果如下所示：在mxbase目录下生成了mx_pred_result.txt保存推理结果。
3.3.5 求精度
将util目录下的task_metric.py文件与标签文件val_label放到mxbase目录下，然后选中mxbase目录下的task_metric.py文件，配置其运行参数，点击Apply > OK。
打开生成的mxbase_pred_result.acc.json文件查看推理精度。
3.4 modelarts训练
3.4.1 创建训练作业
由于开发环境还没提供相关镜像，所以这里采用训练作业方式进行。
登陆华为云。
右上角点击控制台。
服务列表搜索modelarts并进入。
创建训练作业。
配置作业参数，其中名称可命名为自己模型的名字，算法来源选择自定义，从给出的镜像列表中选择相应的镜像，代码目录、数据来源、训练输出位置、作业日志路径均选择obs桶里的相应位置（前提是数据与代码已上传至桶里），最后可选择保存作业参数然后点击下一步。
确认参数没问题后点击提交。
3.4.2 执行训练
训练过程会在日志中展示。
训练结束后会在桶中的输出位置
obs://mindx-user/HRNet/output/中产生pth与onnx文件。
4 FAQ
CANN连接错误
Q：连接服务器SSH成功，但是连接CANN失败：
A：有可能是因为不是root用户，若是普通用户被赋予了和root相同的权限则可以连接成功。也有可能是服务器端内存不足，查看同步CANN时产生的日志可判断是否为该原因。
5 从昇腾社区获取更多帮助
开发者在使用 MindStudio 或进行算子开发过程中遇到任何问题，都可以来昇腾社区获 得更多的帮助。
昇腾官网：昇腾社区-官网丨昇腾万里 让智能无所不及
昇腾计算产业是基于昇腾系列（HUAWEI Ascend）处理器和基础软件构建的全栈 AI计算基础设施、行业应用及服务，包括昇腾系列处理器、系列硬件、CANN、AI计算框架、应用使能、开发工具链、管理运维工具、行业应用及服务等全产业链
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