# SPACH 模型-推理指导

• 概述

  • 输入输出数据

• 推理环境准备

• 快速上手

  • 获取源码
  • 准备数据集
  • 模型推理

• 模型推理性能&精度

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概述

SPACH 是结合了卷积和Transformer模块的混合模型，应用于分类任务。本推理指导文档以其中的SPACH-Conv-MS-S配置为例。

• 参考论文：

  A Battle of Network Structures: An Empirical Study of CNN, Transformer, and MLP

• 参考实现：

  url=http://github.com/microsoft/Spach
  commit_id=f69157d4e90fff88285766a4eabf51b29d772da3
  

输入输出数据

• 输入数据

  输入数据	数据类型	大小	数据排布格式
  input	RGB_FP32	batchsize x 3 x 224 x 224	NCHW

• 输出数据

  输出数据	数据类型	大小	数据排布格式
  output	FP32	batchsize x 1000	ND

推理环境准备

• 该模型需要以下插件与驱动

  表 1 版本配套表

  配套	版本	环境准备指导
  固件与驱动	1.0.17	Pytorch框架推理环境准备
  CANN	6.0.RC1	-
  Python	3.7.5	-
  PyTorch	1.12.1	-
  说明：Atlas 300I Duo 推理卡请以CANN版本选择实际固件与驱动版本。	\	\

快速上手

获取源码

1. 获取本仓源码

2. 获取开源模型代码

   git clone http://github.com/microsoft/Spach.git
   cd Spach
   git reset --hard f69157d4e90fff88285766a4eabf51b29d772da3
   cd ..
   

3. 安装必要依赖。

   pip3 install -r requirements.txt
   

准备数据集

1. 获取原始数据集。（解压命令参考tar –xvf *.tar与 unzip *.zip）

   本模型使用ImageNet验证集进行推理测试 ，用户自行获取数据集后，将文件解压并上传数据集到任意路径下。数据集目录结构如下所示：

   imageNet/
   |-- val
   |   |-- ILSVRC2012_val_00000001.JPEG
   |   |-- ILSVRC2012_val_00000002.JPEG
   |   |-- ILSVRC2012_val_00000003.JPEG
   |   ...
   |-- val_label.txt
   ...
   

2. 数据预处理，将原始数据集转换为模型的输入数据。

   执行 SPACH_preprocess.py 脚本，完成数据预处理。

   python3 SPACH_preprocess.py --src-path=${data_dir} --save-path=${save_dir}
   

   参数说明：

   • --data_dir：原数据集所在路径。
   • --save_dir：生成数据集二进制文件。

模型推理

1. 模型转换。

   使用PyTorch将模型权重文件.pth转换为.onnx文件，再使用ATC工具将.onnx文件转为离线推理模型文件.om文件。

   1. 获取权重文件。

      获取权重文件 spach_ms_conv_s.pth，并将其放入当前工作目录。

   2. 导出onnx文件。

      1. 使用SPACH_pth2onnx.py导出动态batch的onnx文件。

         python3 SPACH_pth2onnx.py --input-path ${pth_file} --output-path ${onnx_file}
         

         参数说明：

         • --pth_file：权重文件。
         • --onnx_file：生成 onnx 文件。

   3. 使用ATC工具将ONNX模型转OM模型。

      1. 配置环境变量。

          source /usr/local/Ascend/ascend-toolkit/set_env.sh
         

      2. 执行命令查看芯片名称（${chip_name}）。

         npu-smi info
         #该设备芯片名为Ascend310P3 （自行替换）
         回显如下：
         +-------------------+-----------------+------------------------------------------------------+
         | NPU     Name      | Health          | Power(W)     Temp(C)           Hugepages-Usage(page) |
         | Chip    Device    | Bus-Id          | AICore(%)    Memory-Usage(MB)                        |
         +===================+=================+======================================================+
         | 0       310P3     | OK              | 15.8         42                0    / 0              |
         | 0       0         | 0000:82:00.0    | 0            1074 / 21534                            |
         +===================+=================+======================================================+
         | 1       310P3     | OK              | 15.4         43                0    / 0              |
         | 0       1         | 0000:89:00.0    | 0            1070 / 21534                            |
         +===================+=================+======================================================+
         

   4. 执行ATC命令。

      # bs = [1, 4, 8, 16, 32, 64]
      atc --model=spach_ms_conv_s.onnx --framework=5 --output=spach_ms_conv_s_bs${bs}\
       --optypelist_for_implmode="Gelu" --op_select_implmode=high_performance\
       --log=error --input_format=NCHW --input_shape="input:${bs},3,224,224"\
       --output_type=FP16 --soc_version=Ascend${chip_name} --fusion_switch_file=fusion_switch.cfg
      

      运行成功后生成spach_bs${bs}.om模型文件。

      参数说明：

      • --model：为ONNX模型文件。
      • --framework：5代表ONNX模型。
      • --output：输出的OM模型。
      • --input_format：输入数据的格式。
      • --input_shape：输入数据的shape。
      • --log：日志级别。
      • --soc_version：处理器型号。
      • --fusion_switch_file：融合文件开关配置文件路径。

2. 开始推理验证。

   1. 使用ais-infer工具进行推理。

      ais-infer工具获取及使用方式请点击查看[ais_infer 推理工具使用文档]

   2. 执行推理。

      python3 -m ais_bench --model=spach_ms_conv_s_bs${bs}.om  --batchsize=${bs} \
      --input ${save_dir} --output result --output_dirname result_bs${bs} --outfmt TXT
      

      参数说明：

      • --model：om模型路径。
      • --batchsize：批次大小。
      • --input：输入数据所在路径。
      • --output：推理结果输出路径。
      • --output_dirname：推理结果输出子文件夹。
      • --outfmt：推理结果输出格式

3. 精度验证。

   调用SPACH_postprocess.py脚本与数据集标签val_label.txt比对，可以获得Accuracy数据。

   python SPACH_postprocess.py --txt-path=${result_dir} --label-path=${gt_file}
   

   参数说明：

   • --txt-path：推理结果所在路径，这里为 ./result/result_bs${bs}。
   • --label_path：真值标签文件val_label.txt所在路径。

4. 可使用ais_infer推理工具的纯推理模式验证不同batch_size的om模型的性能，参考命令如下：

   python3 -m ais_bench --model=spach_ms_conv_s_bs${bs}.om --loop=50 --batchsize=${bs}
   

   参数说明：

   • --model：om模型路径。
   • --batchsize：批次大小。

模型推理性能&精度

调用ACL接口推理计算，SPACH-Conv-MS-S模型的性能和精度参考下列数据。

芯片型号	Batch Size	数据集	开源精度（Acc@1）	参考精度（Acc@1）
300I Pro	1	ImageNet	81.6%	81.5%

芯片型号	Batch Size	参考性能（FPS）
300I Pro	1	325.89
300I Pro	4	365.49
300I Pro	8	462.96
300I Pro	16	417.44
300I Pro	32	388.13
300I Pro	64	369.21