PP-HGNet(High Performance GPU Net) 是百度飞桨视觉团队自研的更适用于 GPU 平台的高性能骨干网络，该网络在 VOVNet 的基础上使用了可学习的下采样层（LDS Layer），融合了 ResNet_vd、PPHGNet 等模型的优点，该模型在 GPU 平台上与其他 SOTA 模型在相同的速度下有着更高的精度。在同等速度下，该模型高于 ResNet34-D 模型 3.8 个百分点，高于 ResNet50-D 模型 2.4 个百分点，在使用百度自研 SSLD 蒸馏策略后，超越 ResNet50-D 模型 4.7 个百分点。与此同时，在相同精度下，其推理速度也远超主流 VisionTransformer 的推理速度。
PP-HGNet 作者针对 GPU 设备，对目前 GPU 友好的网络做了分析和归纳，尽可能多的使用 3x3 标准卷积（计算密度最高）。在此将 VOVNet 作为基准模型，将主要的有利于 GPU 推理的改进点进行融合。从而得到一个有利于 GPU 推理的骨干网络，同样速度下，精度大幅超越其他 CNN 或者 VisionTransformer 模型。
PP-HGNet 骨干网络的整体结构如下：
其中，PP-HGNet是由多个HG-Block组成，HG-Block的细节如下：
PP-HGNet 目前提供的模型的精度、速度指标及预训练权重链接如下：
| Model | Top-1 Acc(%) | Top-5 Acc(%) | Latency(ms) | 预训练模型下载地址 | inference模型下载地址 |
|---|---|---|---|---|---|
| PPHGNet_tiny | 79.83 | 95.04 | 1.77 | 下载链接 | 下载链接 |
| PPHGNet_tiny_ssld | 81.95 | 96.12 | 1.77 | 下载链接 | 下载链接 |
| PPHGNet_small | 81.51 | 95.82 | 2.52 | 下载链接 | 下载链接 |
| PPHGNet_small_ssld | 83.82 | 96.81 | 2.52 | 下载链接 | 下载链接 |
| PPHGNet_base_ssld | 85.00 | 97.35 | 5.97 | 下载链接 | 下载链接 |
备注：
-
_ssld表示使用SSLD 蒸馏后的模型。关于SSLD蒸馏的内容，详情 SSLD 蒸馏。
-
- PP-HGNet 更多模型指标及权重，敬请期待。
PP-HGNet 与其他模型的比较如下，其中测试机器为 NVIDIA® Tesla® V100，开启 TensorRT 引擎，精度类型为 FP32。在相同速度下，PP-HGNet 精度均超越了其他 SOTA CNN 模型，在与 SwinTransformer 模型的比较中，在更高精度的同时，速度快 2 倍以上。
| Model | Top-1 Acc(%) | Top-5 Acc(%) | Latency(ms) |
|---|---|---|---|
| ResNet34 | 74.57 | 92.14 | 1.97 |
| ResNet34_vd | 75.98 | 92.98 | 2.00 |
| EfficientNetB0 | 77.38 | 93.31 | 1.96 |
| PPHGNet_tiny | 79.83 | 95.04 | 1.77 |
| PPHGNet_tiny_ssld | 81.95 | 96.12 | 1.77 |
| ResNet50 | 76.50 | 93.00 | 2.54 |
| ResNet50_vd | 79.12 | 94.44 | 2.60 |
| ResNet50_rsb | 80.40 | 2.54 | |
| EfficientNetB1 | 79.15 | 94.41 | 2.88 |
| SwinTransformer_tiny | 81.2 | 95.5 | 6.59 |
| PPHGNet_small | 81.51 | 95.82 | 2.52 |
| PPHGNet_small_ssld | 83.82 | 96.81 | 2.52 |
| Res2Net200_vd_26w_4s_ssld | 85.13 | 97.42 | 11.45 |
| ResNeXt101_32x48d_wsl | 85.37 | 97.69 | 55.07 |
| SwinTransformer_base | 85.2 | 97.5 | 13.53 |
| PPHGNet_base_ssld | 85.00 | 97.35 | 5.97 |
- 您的机器安装的是 CUDA9 或 CUDA10，请运行以下命令安装
python3 -m pip install paddlepaddle-gpu -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple- 您的机器是CPU，请运行以下命令安装
python3 -m pip install paddlepaddle -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple更多的版本需求，请参照飞桨官网安装文档中的说明进行操作。
使用如下命令快速安装 paddleclas
pip3 install paddleclas
- 在命令行中使用 PPHGNet_small 的权重快速预测
paddleclas --model_name=PPHGNet_small --infer_imgs="docs/images/inference_deployment/whl_demo.jpg"结果如下：
>>> result
class_ids: [8, 7, 86, 82, 81], scores: [0.71479, 0.08682, 0.00806, 0.0023, 0.00121], label_names: ['hen', 'cock', 'partridge', 'ruffed grouse, partridge, Bonasa umbellus', 'ptarmigan'], filename: docs/images/inference_deployment/whl_demo.jpg
Predict complete!
备注： 更换 PPHGNet 的其他 scale 的模型时，只需替换 model_name，如将此时的模型改为 PPHGNet_tiny 时，只需要将 --model_name=PPHGNet_small 改为 --model_name=PPHGNet_tiny 即可。
- 在 Python 代码中预测
from paddleclas import PaddleClas
clas = PaddleClas(model_name='PPHGNet_small')
infer_imgs = 'docs/images/inference_deployment/whl_demo.jpg'
result = clas.predict(infer_imgs)
print(next(result))备注：PaddleClas.predict() 为可迭代对象（generator），因此需要使用 next() 函数或 for 循环对其迭
代调用。每次调用将以 batch_size 为单位进行一次预测，并返回预测结果。返回结果示例如下：
>>> result
[{'class_ids': [8, 7, 86, 82, 81], 'scores': [0.71479, 0.08682, 0.00806, 0.0023, 0.00121], 'label_names': ['hen', 'cock', 'partridge', 'ruffed grouse, partridge, Bonasa umbellus', 'ptarmigan'], 'filename': 'docs/images/inference_deployment/whl_demo.jpg'}]
- 安装：请先参考文档环境准备 配置 PaddleClas 运行环境。
请在ImageNet 官网准备 ImageNet-1k 相关的数据。
进入 PaddleClas 目录。
cd path_to_PaddleClas
进入 dataset/ 目录，将下载好的数据命名为 ILSVRC2012 ，存放于此。 ILSVRC2012 目录中具有以下数据：
├── train
│ ├── n01440764
│ │ ├── n01440764_10026.JPEG
│ │ ├── n01440764_10027.JPEG
├── train_list.txt
...
├── val
│ ├── ILSVRC2012_val_00000001.JPEG
│ ├── ILSVRC2012_val_00000002.JPEG
├── val_list.txt
其中 train/ 和 val/ 分别为训练集和验证集。train_list.txt 和 val_list.txt 分别为训练集和验证集的标签文件。
备注：
- 关于
train_list.txt、val_list.txt的格式说明，可以参考PaddleClas分类数据集格式说明 。
在 ppcls/configs/ImageNet/PPHGNet/PPHGNet_small.yaml 中提供了 PPHGNet_small 训练配置，可以通过如下脚本启动训练：
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3
python3 -m paddle.distributed.launch \
--gpus="0,1,2,3" \
tools/train.py \
-c ppcls/configs/ImageNet/PPHGNet/PPHGNet_small.yaml 备注：
- 当前精度最佳的模型会保存在
output/PPHGNet_small/best_model.pdparams
训练好模型之后，可以通过以下命令实现对模型指标的评估。
python3 tools/eval.py \
-c ppcls/configs/ImageNet/PPHGNet/PPHGNet_small.yaml \
-o Global.pretrained_model=output/PPHGNet_small/best_model其中 -o Global.pretrained_model="output/PPHGNet_small/best_model" 指定了当前最佳权重所在的路径，如果指定其他权重，只需替换对应的路径即可。
模型训练完成之后，可以加载训练得到的预训练模型，进行模型预测。在模型库的 tools/infer.py 中提供了完整的示例，只需执行下述命令即可完成模型预测：
python3 tools/infer.py \
-c ppcls/configs/ImageNet/PPHGNet/PPHGNet_small.yaml \
-o Global.pretrained_model=output/PPHGNet_small/best_model 输出结果如下：
[{'class_ids': [8, 7, 86, 82, 81], 'scores': [0.71479, 0.08682, 0.00806, 0.0023, 0.00121], 'file_name': 'docs/images/inference_deployment/whl_demo.jpg', 'label_names': ['hen', 'cock', 'partridge', 'ruffed grouse, partridge, Bonasa umbellus', 'ptarmigan']}]
备注：
-
这里
-o Global.pretrained_model="output/PPHGNet_small/best_model"指定了当前最佳权重所在的路径，如果指定其他权重，只需替换对应的路径即可。 -
默认是对
docs/images/inference_deployment/whl_demo.jpg进行预测，此处也可以通过增加字段-o Infer.infer_imgs=xxx对其他图片预测。 -
默认输出的是 Top-5 的值，如果希望输出 Top-k 的值，可以指定
-o Infer.PostProcess.topk=k，其中，k为您指定的值。
Paddle Inference 是飞桨的原生推理库， 作用于服务器端和云端，提供高性能的推理能力。相比于直接基于预训练模型进行预测，Paddle Inference可使用MKLDNN、CUDNN、TensorRT 进行预测加速，从而实现更优的推理性能。更多关于Paddle Inference推理引擎的介绍，可以参考Paddle Inference官网教程。
当使用 Paddle Inference 推理时，加载的模型类型为 inference 模型。本案例提供了两种获得 inference 模型的方法，如果希望得到和文档相同的结果，请选择直接下载 inference 模型的方式。
此处，我们提供了将权重和模型转换的脚本，执行该脚本可以得到对应的 inference 模型：
python3 tools/export_model.py \
-c ppcls/configs/ImageNet/PPHGNet/PPHGNet_small.yaml \
-o Global.pretrained_model=output/PPHGNet_small/best_model \
-o Global.save_inference_dir=deploy/models/PPHGNet_small_infer执行完该脚本后会在 deploy/models/ 下生成 PPHGNet_small_infer 文件夹，models 文件夹下应有如下文件结构：
├── PPHGNet_small_infer
│ ├── inference.pdiparams
│ ├── inference.pdiparams.info
│ └── inference.pdmodel
4.1.1 小节提供了导出 inference 模型的方法，此处也提供了该场景可以下载的 inference 模型，可以直接下载体验。
cd deploy/models
# 下载 inference 模型并解压
wget https://paddle-imagenet-models-name.bj.bcebos.com/dygraph/inference/PPHGNet_small_infer.tar && tar -xf PPHGNet_small_infer.tar
解压完毕后，models 文件夹下应有如下文件结构：
├── PPHGNet_small_infer
│ ├── inference.pdiparams
│ ├── inference.pdiparams.info
│ └── inference.pdmodel
返回 deploy 目录：
cd ../
运行下面的命令，对图像 ./images/ImageNet/ILSVRC2012_val_00000010.jpeg 进行分类。
# 使用下面的命令使用 GPU 进行预测
python3 python/predict_cls.py -c configs/inference_cls.yaml -o Global.inference_model_dir=models/PPHGNet_small_infer
# 使用下面的命令使用 CPU 进行预测
python3 python/predict_cls.py -c configs/inference_cls.yaml -o Global.inference_model_dir=models/PPHGNet_small_infer -o Global.use_gpu=False输出结果如下。
ILSVRC2012_val_00000010.jpeg: class id(s): [332, 153, 283, 338, 204], score(s): [0.50, 0.05, 0.02, 0.01, 0.01], label_name(s): ['Angora, Angora rabbit', 'Maltese dog, Maltese terrier, Maltese', 'Persian cat', 'guinea pig, Cavia cobaya', 'Lhasa, Lhasa apso']
如果希望预测文件夹内的图像，可以直接修改配置文件中的 Global.infer_imgs 字段，也可以通过下面的 -o 参数修改对应的配置。
# 使用下面的命令使用 GPU 进行预测，如果希望使用 CPU 预测，可以在命令后面添加 -o Global.use_gpu=False
python3 python/predict_cls.py -c configs/inference_cls.yaml -o Global.inference_model_dir=models/PPHGNet_small_infer -o Global.infer_imgs=images/ImageNet/终端中会输出该文件夹内所有图像的分类结果，如下所示。
ILSVRC2012_val_00000010.jpeg: class id(s): [332, 153, 283, 338, 204], score(s): [0.50, 0.05, 0.02, 0.01, 0.01], label_name(s): ['Angora, Angora rabbit', 'Maltese dog, Maltese terrier, Maltese', 'Persian cat', 'guinea pig, Cavia cobaya', 'Lhasa, Lhasa apso']
ILSVRC2012_val_00010010.jpeg: class id(s): [626, 622, 531, 487, 633], score(s): [0.68, 0.02, 0.02, 0.02, 0.02], label_name(s): ['lighter, light, igniter, ignitor', 'lens cap, lens cover', 'digital watch', 'cellular telephone, cellular phone, cellphone, cell, mobile phone', "loupe, jeweler's loupe"]
ILSVRC2012_val_00020010.jpeg: class id(s): [178, 211, 171, 246, 741], score(s): [0.82, 0.00, 0.00, 0.00, 0.00], label_name(s): ['Weimaraner', 'vizsla, Hungarian pointer', 'Italian greyhound', 'Great Dane', 'prayer rug, prayer mat']
ILSVRC2012_val_00030010.jpeg: class id(s): [80, 83, 136, 23, 93], score(s): [0.84, 0.00, 0.00, 0.00, 0.00], label_name(s): ['black grouse', 'prairie chicken, prairie grouse, prairie fowl', 'European gallinule, Porphyrio porphyrio', 'vulture', 'hornbill']
PaddleClas 提供了基于 C++ 预测引擎推理的示例，您可以参考服务器端 C++ 预测来完成相应的推理部署。如果您使用的是 Windows 平台，可以参考基于 Visual Studio 2019 Community CMake 编译指南完成相应的预测库编译和模型预测工作。
Paddle Serving 提供高性能、灵活易用的工业级在线推理服务。Paddle Serving 支持 RESTful、gRPC、bRPC 等多种协议，提供多种异构硬件和多种操作系统环境下推理解决方案。更多关于Paddle Serving 的介绍，可以参考Paddle Serving 代码仓库。
PaddleClas 提供了基于 Paddle Serving 来完成模型服务化部署的示例，您可以参考模型服务化部署来完成相应的部署工作。
Paddle Lite 是一个高性能、轻量级、灵活性强且易于扩展的深度学习推理框架，定位于支持包括移动端、嵌入式以及服务器端在内的多硬件平台。更多关于 Paddle Lite 的介绍，可以参考Paddle Lite 代码仓库。
PaddleClas 提供了基于 Paddle Lite 来完成模型端侧部署的示例，您可以参考端侧部署来完成相应的部署工作。
Paddle2ONNX 支持将 PaddlePaddle 模型格式转化到 ONNX 模型格式。通过 ONNX 可以完成将 Paddle 模型到多种推理引擎的部署，包括TensorRT/OpenVINO/MNN/TNN/NCNN，以及其它对 ONNX 开源格式进行支持的推理引擎或硬件。更多关于 Paddle2ONNX 的介绍，可以参考Paddle2ONNX 代码仓库。
PaddleClas 提供了基于 Paddle2ONNX 来完成 inference 模型转换 ONNX 模型并作推理预测的示例，您可以参考Paddle2ONNX 模型转换与预测来完成相应的部署工作。