5. 编译Caffe模型

本章以 mobilenet_v2_deploy.prototxt 和 mobilenet_v2.caffemodel 为例, 介绍如何编译迁移一个caffe模型至BM1684X TPU平台运行。

本章需要如下文件(其中xxxx对应实际的版本信息):

tpu-mlir_xxxx.tar.gz (tpu-mlir的发布包)

5.1. 加载tpu-mlir

以下操作需要在Docker容器中。关于Docker的使用, 请参考 启动Docker Container 。

1$ tar zxf tpu-mlir_xxxx.tar.gz
2$ source tpu-mlir_xxxx/envsetup.sh

envsetup.sh 会添加以下环境变量:

表 5.1 环境变量

变量名

值

说明

TPUC_ROOT

tpu-mlir_xxx

解压后SDK包的位置

MODEL_ZOO_PATH

${TPUC_ROOT}/../model-zoo

model-zoo文件夹位置, 与SDK在同一级目录

REGRESSION_PATH

${TPUC_ROOT}/regression

regression文件夹的位置

envsetup.sh 对环境变量的修改内容为:

 1 export PATH=${TPUC_ROOT}/bin:$PATH
 2 export PATH=${TPUC_ROOT}/python/tools:$PATH
 3 export PATH=${TPUC_ROOT}/python/utils:$PATH
 4 export PATH=${TPUC_ROOT}/python/test:$PATH
 5 export PATH=${TPUC_ROOT}/python/samples:$PATH
 6 export PATH=${TPUC_ROOT}/customlayer/python:$PATH
 7 export LD_LIBRARY_PATH=$TPUC_ROOT/lib:$LD_LIBRARY_PATH
 8 export PYTHONPATH=${TPUC_ROOT}/python:$PYTHONPATH
 9 export PYTHONPATH=${TPUC_ROOT}/customlayer/python:$PYTHONPATH
10 export MODEL_ZOO_PATH=${TPUC_ROOT}/../model-zoo
11 export REGRESSION_PATH=${TPUC_ROOT}/regression

5.2. 准备工作目录

建立 mobilenet_v2 目录, 注意是与tpu-mlir同级目录; 并把模型文件和图片文件都 放入 mobilenet_v2 目录中。

操作如下:

1$ mkdir mobilenet_v2 && cd mobilenet_v2
2$ wget https://raw.githubusercontent.com/shicai/MobileNet-Caffe/master/mobilenet_v2_deploy.prototxt
3$ wget https://github.com/shicai/MobileNet-Caffe/raw/master/mobilenet_v2.caffemodel
4$ cp -rf $TPUC_ROOT/regression/dataset/ILSVRC2012 .
5$ cp -rf $TPUC_ROOT/regression/image .
6$ mkdir workspace && cd workspace

这里的 $TPUC_ROOT 是环境变量, 对应tpu-mlir_xxxx目录。

5.3. Caffe转MLIR

本例中的模型是 BGR 输入, mean和scale分别为 103.94,116.78,123.68 和 0.017,0.017,0.017。

模型转换命令如下:

$ model_transform.py \
    --model_name mobilenet_v2 \
    --model_def ../mobilenet_v2_deploy.prototxt \
    --model_data ../mobilenet_v2.caffemodel \
    --input_shapes [[1,3,224,224]] \
    --resize_dims=256,256 \
    --mean 103.94,116.78,123.68 \
    --scale 0.017,0.017,0.017 \
    --pixel_format bgr \
    --test_input ../image/cat.jpg \
    --test_result mobilenet_v2_top_outputs.npz \
    --mlir mobilenet_v2.mlir

转成mlir文件后, 会生成一个 ${model_name}_in_f32.npz 文件, 该文件是模型的输入文件。

5.4. MLIR转F32模型

将mlir文件转换成f32的bmodel, 操作方法如下:

$ model_deploy.py \
    --mlir mobilenet_v2.mlir \
    --quantize F32 \
    --chip bm1684x \
    --test_input mobilenet_v2_in_f32.npz \
    --test_reference mobilenet_v2_top_outputs.npz \
    --model mobilenet_v2_1684x_f32.bmodel

编译完成后, 会生成名为 ${model_name}_1684x_f32.bmodel 的文件。

5.5. MLIR转INT8模型

5.5.1. 生成校准表

转INT8模型前需要跑calibration, 得到校准表; 输入数据的数量根据情况准备100~1000张左右。

然后用校准表, 生成对称或非对称bmodel。如果对称符合需求, 一般不建议用非对称, 因为 非对称的性能会略差于对称模型。

这里用现有的100张来自ILSVRC2012的图片举例, 执行calibration:

$ run_calibration.py mobilenet_v2.mlir \
    --dataset ../ILSVRC2012 \
    --input_num 100 \
    -o mobilenet_v2_cali_table

运行完成后会生成名为 ${model_name}_cali_table 的文件, 该文件用于后续编译INT8 模型的输入文件。

5.5.2. 编译为INT8对称量化模型

转成INT8对称量化模型, 执行如下命令:

$ model_deploy.py \
    --mlir mobilenet_v2.mlir \
    --quantize INT8 \
    --calibration_table mobilenet_v2_cali_table \
    --chip bm1684x \
    --test_input mobilenet_v2_in_f32.npz \
    --test_reference mobilenet_v2_top_outputs.npz \
    --tolerance 0.96,0.70 \
    --model mobilenet_v2_1684x_int8_sym.bmodel

编译完成后, 会生成名为 ${model_name}_1684x_int8_sym.bmodel 的文件。

5.5.3. 编译为INT8非对称量化模型

转成INT8非对称量化模型, 执行如下命令:

$ model_deploy.py \
    --mlir mobilenet_v2.mlir \
    --quantize INT8 \
    --asymmetric \
    --calibration_table mobilenet_v2_cali_table \
    --chip bm1684x \
    --test_input mobilenet_v2_in_f32.npz \
    --test_reference mobilenet_v2_top_outputs.npz \
    --tolerance 0.95,0.69 \
    --model mobilenet_v2_1684x_int8_asym.bmodel

编译完成后, 会生成名为 ${model_name}_1684x_int8_asym.bmodel 的文件。