基于RV1126开发板的resnet50训练部署教程

广州灵眸科技有限公司 2025-04-18 921

描述

1. Resnet50简介

ResNet50网络是2015年由微软实验室的何恺明提出，获得ILSVRC2015图像分类竞赛第一名。在ResNet网络提出之前，传统的卷积神经网络都是将一系列的卷积层和池化层堆叠得到的，但当网络堆叠到一定深度时，就会出现退化问题。残差网络的特点是容易优化，并且能够通过增加相当的深度来提高准确率。其内部的残差块使用了跳跃连接，缓解了在深度神经网络中增加深度带来的梯度消失问题。

本教程基于图像分类算法ResNet50的训练和部署到EASY-EAI-Nano(RV1126)进行说明。

2. 准备数据集

2.1 数据集下载

本教程以车辆分类算法为例

解压完成后得到以下两个文件夹：

打开可以看到一共10类汽车：

类别名称	类别索引号
SUV	0
BUS	1
family sedan	2
fire engine	3
heavy truck	4
jeep	5
mini bus	6
racing car	7
taxi	8
truck	9

3. ResNet50图像分类训练

3.1 训练源码下载

得到下图所示目录：

把数据集解压到当前目录：

3.2 训练模型

进入anconda的pyTorch环境，切换到训练源码目录执行以下指令开始训练：

python train.py

执行结果如下图所示:

训练结束后test loss结果如下所示:

训练结束后test accuracy结果如下所示:

生成的最优模型如下所示：

3.3 在PC端测试模型

在训练源码目录执行以下指令，测试模型(生成模型名称不一致则修改predict.py脚本):

python predict.py

结果类别索引号为1——BUS, 测试结果正确。

3.4 pth模型转换为onnx模型

执行以下指令把pytorch的pth模型转换onxx模型：

python pth_to_onnx.py

生成ONNX模型如下所示:

4. rknn-toolkit模型转换

4.1 rknn-toolkit模型转换环境搭建

onnx模型需要转换为rknn模型才能在EASY-EAI-Nano运行，所以需要先搭建rknn-toolkit模型转换工具的环境。当然tensorflow、tensroflow lite、caffe、darknet等也是通过类似的方法进行模型转换，只是本教程onnx为例。

4.1.1 概述

模型转换环境搭建流程如下所示：

4.1.2 下载模型转换工具

为了保证模型转换工具顺利运行，请下载网盘里”AI算法开发/RKNN-Toolkit模型转换工具/rknn-toolkit-v1.7.3/docker/rknn-toolkit-1.7.3-docker.tar.gz”。

4.1.3 把工具移到ubuntu18.04

把下载完成的docker镜像移到我司的虚拟机ubuntu18.04的rknn-toolkit目录,如下图所示：

4.1.4 运行模型转换工具环境

在该目录打开终端：

执行以下指令加载模型转换工具docker镜像:

docker load --input /home/developer/rknn-toolkit/rknn-toolkit-1.7.3-docker.tar.gz

执行以下指令进入镜像bash环境:

docker run -t -i --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb rknn-toolkit:1.7.3 /bin/bash

现象如下图所示:

输入“python”加载python相关库，尝试加载rknn库，如下图环境测试成功:

至此，模型转换工具环境搭建完成。

4.2 模型转换为RKNN

EASY EAI Nano支持.rknn后缀的模型的评估及运行，对于常见的tensorflow、tensroflow lite、caffe、darknet、onnx和Pytorch模型都可以通过我们提供的 toolkit 工具将其转换至 rknn 模型，而对于其他框架训练出来的模型，也可以先将其转至 onnx 模型再转换为 rknn 模型。模型转换操作流程入下图所示：

4.2.1 模型转换Demo下载

把resnet50_model_convert.tar.bz2和quant_dataset.zip解压到虚拟机，如下图所示:

4.2.2 进入模型转换工具docker环境

执行以下指令把工作区域映射进docker镜像，其中/home/developer/rknn-toolkit/model_convert_test为工作区域，/test为映射到docker镜像，/dev/bus/usb:/dev/bus/usb为映射usb到docker镜像：

docker run -t -i --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb -v /home/developer/rknn-toolkit/model_convert_test:/test rknn-toolkit:1.7.3 /bin/bash

执行成功如下图所示:

4.2.3 模型转换Demo目录介绍

模型转换测试Demo由resnet50_model_convert和quant_dataset组成。resnet50_model_convert存放软件脚本，quant_dataset存放量化模型所需的数据。如下图所示:

resnet50_model_convert文件夹存放以下内容，如下图所示:

4.2.4 生成量化图片列表

在docker环境切换到模型转换工作目录:

cd /test/resnet50_model_convert

如下图所示:

执行gen_list.py生成量化图片列表:

python gen_list.py

命令行现象如下图所示:

生成“量化图片列表”如下文件夹所示:

4.2.5 onnx模型转换为rknn模型

rknn_convert.py脚本默认进行int8量化操作，脚本代码清单如下所示：

import os import urllib import traceback import time import sys import numpy as np import cv2 from rknn.api import RKNN ONNX_MODEL = '10class_ResNet50.onnx' RKNN_MODEL = './10class_ResNet50.rknn' DATASET = './pic_path.txt' QUANTIZE_ON = True if __name__ == '__main__': # Create RKNN object rknn = RKNN(verbose=True) if not os.path.exists(ONNX_MODEL): print('model not exist') exit(-1) # pre-process config print('--> Config model') rknn.config(reorder_channel='0 1 2', mean_values=[[123.67, 116.28,103.53]], std_values=[[58.395, 57.12, 57.375]], optimization_level=3, target_platform = 'rv1126', output_optimize=1, quantize_input_node=QUANTIZE_ON) print('done') # Load ONNX model print('--> Loading model') ret = rknn.load_onnx(model=ONNX_MODEL) if ret != 0: print('Load failed!') exit(ret) print('done') # Build model print('--> Building model') ret = rknn.build(do_quantization=QUANTIZE_ON, dataset=DATASET) if ret != 0: print('Build resnet failed!') exit(ret) print('done') # Export RKNN model print('--> Export RKNN model') ret = rknn.export_rknn(RKNN_MODEL) if ret != 0: print('Export resnet failed!') exit(ret) print('done')

把onnx模型10class_ResNet50.onnx放到resnet50_model_convert目录，并执行rknn_convert.py脚本进行模型转换：

python rknn_convert.py

生成模型如下图所示，此模型可以在rknn-toolkit环境和EASY EAI Nano环境运行：

4.2.6 运行rknn模型

用predict.py脚本在PC端的环境下可以运行rknn的模型，如下图所示:

predict.py脚本程序清单如下所示:

import os import urllib import traceback import time import sys import numpy as np import cv2 import random from rknn.api import RKNN RKNN_MODEL = '10class_ResNet50.rknn' IMG_PATH = './test-1.jpg' BOX_THRESH = 0.25 NMS_THRESH = 0.6 CLASSES = ("SUV", "bus", "family sedan", "fire engine", "heavy truck", "jeep", "minibus", "racing car", "taxi", "truck") def show_outputs(output): print("softmax output:", output) max_confidence = np.max(output) index = np.where(output == max_confidence) print("max confidence:", max_confidence) print("max confidence index:", index[0][0]) print("CLASSES predict: ", CLASSES[index[0][0]]) def softmax(x): return np.exp(x)/sum(np.exp(x)) if __name__ == '__main__': # Create RKNN object rknn = RKNN(verbose=True) print('--> Loading model') ret = rknn.load_rknn(RKNN_MODEL) if ret != 0: print('load rknn model failed') exit(ret) print('done') # init runtime environment print('--> Init runtime environment') ret = rknn.init_runtime() # ret = rknn.init_runtime('rv1126', device_id='1126') if ret != 0: print('Init runtime environment failed') exit(ret) print('done') # Set inputs img = cv2.imread(IMG_PATH) img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) resize_img = cv2.resize(img,(224,224)) # Inference print('--> Running model') outputs = rknn.inference(inputs=[resize_img]) print("outputs[0]:", outputs[0]) print("outputs[0].shape:", outputs[0].shape) show_outputs(softmax(np.array(outputs[0][0]))) print('done') rknn.release()

执行结果如下图所示: