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上级 15fae5de
......@@ -16,7 +16,7 @@
- [3.4 模型评估](#3.4)
- [3.5 模型预测](#3.5)
- [4. 模型压缩](#4)
- [4.1 SKL-UGI 知识蒸馏](#4.1)
- [4.1 UDML 知识蒸馏](#4.1)
- [4.1.1 教师模型训练](#4.1.1)
- [4.1.2 蒸馏训练](#4.1.2)
- [5. 超参搜索](#5)
......@@ -39,23 +39,20 @@
该案例提供了用户使用 PaddleClas 的超轻量图像分类方案(PULC,Practical Ultra Lightweight Classification)快速构建轻量级、高精度、可落地的佩戴安全帽的分类模型。该模型可以广泛应用于如建筑施工场景、工厂车间场景、交通场景等。
下表列出了判断图片中是否佩戴安全帽的二分类模型的相关指标,前两行展现了使用 SwinTranformer_tiny 和 MobileNetV3_large_x1_0 作为 backbone 训练得到的模型的相关指标,第三行至第六行依次展现了替换 backbone 为 PPLCNet_x1_0、使用 SSLD 预训练模型、使用 SSLD 预训练模型 + EDA 策略、使用 SSLD 预训练模型 + EDA 策略 + SKL-UGI 知识蒸馏策略训练得到的模型的相关指标。
下表列出了判断图片中是否佩戴安全帽的二分类模型的相关指标,前两行展现了使用 SwinTranformer_tiny 和 MobileNetV3_large_x1_0 作为 backbone 训练得到的模型的相关指标,第三行至第六行依次展现了替换 backbone 为 PPLCNet_x1_0、使用 SSLD 预训练模型、使用 SSLD 预训练模型 + EDA 策略、使用 SSLD 预训练模型 + EDA 策略 + UDML 知识蒸馏策略训练得到的模型的相关指标。
| 模型 | Tpr(%) | 延时(ms) | 存储(M) | 策略 |
|-------|-----------|----------|---------------|---------------|
| Res2Net200_vd_26w_4s | 98.92 | - | - | 使用ImageNet预训练模型 |
| SwinTranformer_tiny | 93.57 | 175.52 | 107 | 使用ImageNet预训练模型 |
| MobileNetV3_large_x1_0 | 97.47 | 4.70 | 17 | 使用ImageNet预训练模型 |
| PPLCNet_x1_0 | 93.29 | 2.36 | 6.5 | 使用ImageNet预训练模型 |
| PPLCNet_x1_0 | 98.16 | 2.36 | 6.5 | 使用SSLD预训练模型 |
| PPLCNet_x1_0 | 98.82 | 2.36 | 6.5 | 使用SSLD预训练模型+EDA策略|
| <b>PPLCNet_x1_0<b> | <b>98.71<b> | <b>2.36<b> | <b>6.5<b> | 使用SSLD预训练模型+EDA策略+SKL-UGI知识蒸馏策略|
| Res2Net200_vd_26w_4s | 98.92 | 80.99 | 284 | 使用ImageNet预训练模型 |
| SwinTranformer_tiny | 93.57 | 91.32 | 107 | 使用ImageNet预训练模型 |
| MobileNetV3_large_x1_0 | 97.47 | 4.83 | 17 | 使用ImageNet预训练模型 |
| PPLCNet_x1_0 | 93.29 | 2.03 | 6.5 | 使用ImageNet预训练模型 |
| PPLCNet_x1_0 | 98.16 | 2.03 | 6.5 | 使用SSLD预训练模型 |
| PPLCNet_x1_0 | 98.82 | 2.03 | 6.5 | 使用SSLD预训练模型+EDA策略|
| <b>PPLCNet_x1_0<b> | <b>98.71<b> | <b>2.03<b> | <b>6.5<b> | 使用SSLD预训练模型+EDA策略+UDML知识蒸馏策略|
<!-- todo: 上表中数值需要更新并确认,下述解释需要对应更改 -->
从表中可以看出,backbone 为 Res2Net200_vd_26w_4s 时精度较高,但是推理速度较慢。将 backboone 替换为轻量级模型 MobileNetV3_large_x1_0 后,速度可以大幅提升,但是精度下降明显。将 backbone 替换为 PPLCNet_x1_0 时,精度较 MobileNetV3_large_x1_0 低四个多百分点,但是速度提升 2 倍左右。在此基础上,使用 SSLD 预训练模型后,在不改变推理速度的前提下,精度可以提升约 4.8 个百分点,进一步地,当融合EDA策略后,精度可以再提升 0.7 个百分点。此时,PPLCNet_x1_0 已经接近了 Res2Net200_vd_26w_4s 模型的精度,但是速度快 70+ 倍。
<!-- 最后,在使用 SKL-UGI 知识蒸馏后,精度可以继续提升 2.2 个百分点。此时,PPLCNet_x1_0 达到了 SwinTranformer_tiny 模型的精度,但是速度快 70+ 倍。关于 PULC 的训练方法和推理部署方法将在下面详细介绍。 -->
从表中可以看出,backbone 为 Res2Net200_vd_26w_4s 时精度较高,但是推理速度较慢。将 backboone 替换为轻量级模型 MobileNetV3_large_x1_0 后,速度可以大幅提升,但是精度下降明显。将 backbone 替换为 PPLCNet_x1_0 时,精度较 MobileNetV3_large_x1_0 低四个多百分点,但是速度提升 2 倍左右。在此基础上,使用 SSLD 预训练模型后,在不改变推理速度的前提下,精度可以提升约 4.8 个百分点,进一步地,当融合EDA策略后,精度可以再提升 0.7 个百分点。此时,PPLCNet_x1_0 已经接近了 Res2Net200_vd_26w_4s 模型的精度,但是速度快 70+ 倍。最后,在使用 UDML 知识蒸馏后,精度可以继续提升 todo 个百分点。此时,PPLCNet_x1_0 达到了 SwinTranformer_tiny 模型的精度,但是速度快 70+ 倍。关于 PULC 的训练方法和推理部署方法将在下面详细介绍。
**备注:**
......@@ -128,26 +125,20 @@ cd ../
│   ├── VOC2028_part2_001209_1.jpg
│   ├── HHD_hard_hat_workers23_1.jpg
│   ├── CelebA_077809.jpg
...
├── ImageNet_val
│   ├── ILSVRC2012_val_00000001.JPEG
│   ├── ILSVRC2012_val_00000002.JPEG
...
│   ├── ...
│   └──
├── train_list.txt
├── train_list.txt.debug
├── train_list_for_distill.txt
├── val_list.txt
└── val_list.txt.debug
```
<!-- todo:imagenet是什么? -->
其中 `train/``val/` 分别为训练集和验证集。`train_list.txt``val_list.txt` 分别为训练集和验证集的标签文件,`train_list.txt.debug``val_list.txt.debug` 分别为训练集和验证集的 `debug` 标签文件,其分别是 `train_list.txt``val_list.txt` 的子集,用该文件可以快速体验本案例的流程。`ImageNet_val/` 是 ImageNet-1k 的验证集,该集合和 `train` 集合的混合数据用于本案例的 `SKL-UGI知识蒸馏策略`,对应的训练标签文件为 `train_list_for_distill.txt`
其中 `train/``val/` 分别为训练集和验证集。`train_list.txt``val_list.txt` 分别为训练集和验证集的标签文件,`train_list.txt.debug``val_list.txt.debug` 分别为训练集和验证集的 `debug` 标签文件,其分别是 `train_list.txt``val_list.txt` 的子集,用该文件可以快速体验本案例的流程。
**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](../data_preparation/classification_dataset.md#1-数据集格式说明)
* 关于如何得到蒸馏的标签文件可以参考[知识蒸馏标签获得方法](@ruoyu)
<a name="3.3"></a>
### 3.3 模型训练
......@@ -221,44 +212,26 @@ python3 tools/infer.py \
<a name="4.1"></a>
### 4.1 SKL-UGI 知识蒸馏
### 4.1 UDML 知识蒸馏
SKL-UGI 知识蒸馏是 PaddleClas 提出的一种简单有效的知识蒸馏方法,关于该方法的介绍,可以参考[SKL-UGI 知识蒸馏](@ruoyu)
UDML 知识蒸馏是一种简单有效的知识蒸馏方法,关于该方法的介绍,可以参考[UDML 知识蒸馏](@ruoyu)
<a name="4.1.1"></a>
#### 4.1.1 教师模型训练
复用 `ppcls/configs/PULC/safety_helmet/PPLCNet/PPLCNet_x1_0.yaml` 中的超参数,训练教师模型,训练脚本如下:
```shell
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3
python3 -m paddle.distributed.launch \
--gpus="0,1,2,3" \
tools/train.py \
-c ./ppcls/configs/PULC/safety_helmet/PPLCNet/PPLCNet_x1_0.yaml \
-o Arch.name=ResNet101_vd
```
<!-- todo: 指标需要等蒸馏策略确定后更新 -->
验证集的最佳指标为 `0.96-0.98` 之间,当前教师模型最好的权重保存在 `output/ResNet101_vd/best_model.pdparams`
<a name="4.1.2"></a>
#### 4.1.2 蒸馏训练
#### 4.1.1 蒸馏训练
配置文件`ppcls/configs/PULC/safety_helmet/PPLCNet_x1_0_distillation.yaml`提供了`SKL-UGI知识蒸馏策略`的配置。该配置将`ResNet101_vd`当作教师模型,`PPLCNet_x1_0`当作学生模型,使用ImageNet数据集的验证集作为新增的无标签数据。训练脚本如下:
配置文件 `ppcls/configs/PULC/safety_helmet/PPLCNet_x1_0_distillation.yaml` 提供了 `UDML知识蒸馏策略` 的配置。训练脚本如下:
```shell
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3
python3 -m paddle.distributed.launch \
--gpus="0,1,2,3" \
tools/train.py \
-c ./ppcls/configs/PULC/safety_helmet/PPLCNet_x1_0_distillation.yaml \
-o Arch.models.0.Teacher.pretrained=output/ResNet101_vd/best_model
-c ./ppcls/configs/PULC/safety_helmet/PPLCNet_x1_0_distillation.yaml
```
<!-- todo: 指标需要等蒸馏策略确定后更新 -->
验证集的最佳指标为 `0.95-0.97` 之间,当前模型最好的权重保存在 `output/DistillationModel/best_model_student.pdparams`
验证集的最佳指标为 `99.0-99.3` 之间,当前模型最好的权重保存在 `output/DistillationModel/best_model_student.pdparams`
<a name="5"></a>
......
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