图像分类模型离线量化-快速开始¶

该教程以图像分类模型MobileNetV1为例，说明如何快速使用PaddleSlim的离线量化接口。该示例包含以下步骤：

导入依赖
构建模型
训练模型
离线量化

1. 导入依赖¶

PaddleSlim依赖Paddle1.7版本，请确认已正确安装Paddle，然后按以下方式导入Paddle和PaddleSlim:

import paddle
import paddle.fluid as fluid
import paddleslim as slim
import numpy as np

2. 构建网络¶

该章节构造一个用于对MNIST数据进行分类的分类模型，选用MobileNetV1，并将输入大小设置为[1, 28, 28]，输出类别数为10。为了方便展示示例，我们在paddleslim.models下预定义了用于构建分类模型的方法，执行以下代码构建分类模型：

注意：paddleslim.models下的API并非PaddleSlim常规API，是为了简化示例而封装预定义的一系列方法，比如：模型结构的定义、Program的构建等。

exe, train_program, val_program, inputs, outputs = \
    slim.models.image_classification("MobileNet", [1, 28, 28], 10, use_gpu=True)

3. 训练模型¶

该章节介绍了如何定义输入数据和如何训练和测试分类模型。先训练分类模型的原因是离线量化需要一个训练好的模型。

3.1 定义输入数据¶

为了快速执行该示例，我们选取简单的MNIST数据，Paddle框架的paddle.dataset.mnist包定义了MNIST数据的下载和读取。代码如下：

import paddle.dataset.mnist as reader
train_reader = paddle.batch(
        reader.train(), batch_size=128, drop_last=True)
test_reader = paddle.batch(
        reader.train(), batch_size=128, drop_last=True)
train_feeder = fluid.DataFeeder(inputs, fluid.CPUPlace())

3.2 训练和测试¶

先定义训练和测试函数。在训练函数中执行了一个epoch的训练，因为MNIST数据集数据较少，一个epoch就可将top1精度训练到95%以上。

def train(prog):
    iter = 0
    for data in train_reader():
        acc1, acc5, loss = exe.run(prog, feed=train_feeder.feed(data), fetch_list=outputs)
        if iter % 100 == 0:
            print('train', acc1.mean(), acc5.mean(), loss.mean())
        iter += 1
        
def test(prog, outputs=outputs):
    iter = 0
    res = [[], []]
    for data in train_reader():
        acc1, acc5, loss = exe.run(prog, feed=train_feeder.feed(data), fetch_list=outputs)
        if iter % 100 == 0:
            print('test', acc1.mean(), acc5.mean(), loss.mean())
        res[0].append(acc1.mean())
        res[1].append(acc5.mean())
        iter += 1
    print('final test result', np.array(res[0]).mean(), np.array(res[1]).mean())

调用train函数训练分类网络，train_program是在第2步：构建网络中定义的。

train(train_program)

调用test函数测试分类网络，val_program是在第2步：构建网络中定义的。

test(val_program)

保存inference model，将训练好的分类模型保存在'./inference_model'下，后续进行离线量化时将加载保存在此处的模型。

target_vars = [val_program.global_block().var(name) for name in outputs]
fluid.io.save_inference_model(dirname='./inference_model',
        feeded_var_names=[var.name for var in inputs],
        target_vars=target_vars,
        executor=exe,
        main_program=val_program)

4. 离线量化¶

调用离线量化接口，加载文件夹'./inference_model'训练好的分类模型，并使用10个batch的数据进行参数校正。此过程无需训练，只需跑前向过程来计算量化所需参数。离线量化后的模型保存在文件夹'./quant_post_model'下。

slim.quant.quant_post(
        executor=exe,
        model_dir='./inference_model',
        quantize_model_path='./quant_post_model',
        sample_generator=reader.test(),
        batch_nums=10)

加载保存在文件夹'./quant_post_model'下的量化后的模型进行测试，可看到精度和3.2 训练和测试中得到的测试精度相近，因此离线量化过程对于此分类模型几乎无损。

quant_post_prog, feed_target_names, fetch_targets = fluid.io.load_inference_model(
        dirname='./quant_post_model',
        executor=exe)
test(quant_post_prog, fetch_targets)