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# PointNet
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 <br> <br><br><br><a href="../../index.md#cv-cls" target="_blank"><img alt="模型清单" src="https://img.shields.io/badge/cv--cls-模型清单-cornflowerblue?logo=quicklook"></a><br>
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# 下载
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✨ 一键下载开发流程中所需的各种文件，包括编译使用的量化校准集、运行时工程的依赖库，以及输入输出文件。
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💡 推荐使用linux版下载脚本，其wget包含断网自动重连功能，不会出现下载文件遗漏情况。
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## windows
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📌 第一次使用，请在C盘根目录下新建`icraft_auth.txt`，保存下载站账号密码，以换行符分隔
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需要事先下载windows版本wget：
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（若点击以下链接后未直接下载，请选择 ***1.20.3*** 版本下的对应系统链接进行下载）
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[x86系统wget下载](https://eternallybored.org/misc/wget/1.20.3/32/wget.exe) [x64系统wget下载](https://eternallybored.org/misc/wget/1.20.3/64/wget.exe)
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使用时需要将wget.exe的路径作为命令行参数传入，注意不是exe的父文件夹目录，而是包含wget.exe的完整绝对路径：
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不下载Deps：`./download.ps1 "PATH_TO_WGET_EXE"`
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如果您是第一次使用我们的模型库，请下载包括工程依赖库的所有文件：`./download.ps1 "PATH_TO_WGET_EXE" -d`
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💡 下载过程中可能因网络问题出现中断情况，需 **自行重新运行** 下载脚本。
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## linux
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📌 第一次使用，请在/usr根目录下新建`icraft_auth.txt`，保存下载站账号密码，以换行符分隔
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为确保文件格式正确，请在运行脚本前安装格式转换工具`dos2unix`，并执行格式转换命令：
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```shell
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sudo apt-get install dos2unix
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dos2unix /usr/icraft_auth.txt
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dos2unix ./download.sh
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```
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如果您是第一次使用我们的模型库，请下载包括工程依赖库的所有文件：`./download.sh -d`
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如果之前已经在使用别的模型时下载过Deps依赖库，可以直接将其中的thirdparty部分复制到路径`3_deploy/Deps`，只需下载量化校准集和输入输出文件即可：`./download.sh`
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🌟 Tips：
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- 若想要直接获取原始weights和导出保存的模型，可分别前往 [weights](https://download.fdwxhb.com/data/04_FMSH-100AI/100AI/04_modelzoo/modelzoo_pub/weights/) 和 [fmodels](https://download.fdwxhb.com/data/04_FMSH-100AI/100AI/04_modelzoo/modelzoo_pub/compile/fmodels/) 网页上根据框架及模型名寻找并下载。
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# 0. 文件结构说明
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AI部署模型需要以下几部分文件
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- 0_PointNet >模型原始工程，需要自行下载
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- weights >存放原始权重，需要自行下载(本模型原始工程包含weights，因此无需准备)
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- 1_scripts >若干脚本，用于保存Icraft编译器需要的模型、编译后仿真等功能
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- 2_compile >Icraft编译器编译模型时所需要的文件
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- 3_deploy >将Icraft编译器编译出的模型部署到硬件时需要的c++工程
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# 1. python工程准备
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## 1. **模型来源：**
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- code：https://github.com/gchoi/PointNet.git
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- branch：main
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- commit_id：27caf22
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- weights：https://github.com/gchoi/PointNet/blob/main/pretrained/pretrained-modelnet40.pth
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## 2. **保存模型**
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**目的：将模型保存成可以被Icraft编译器编译的形态**
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1）原始weights位于`/0_PointNet/pretrained`文件夹中，如果不存在请手动下载至该文件夹
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<div style="background-color: #FFFFCC; color: #000000; padding: 10px; border-left: 5px solid #FFA500;">
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注意：
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* 有时开源的weights url可能会变更。如果上述weights url失效，请根据原工程相应的branch以及commit版本寻找正确的下载链接
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* 若上述weights url永久失效，请联系本模型库相关人员获取权限下载
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</div>
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2）根据模型来源中的地址，下载指定commit id版本的源代码，文件夹名称要设置为：0_PointNet
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```shell
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# 在此模型根目录
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mkdir 0_PointNet
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git clone -b main https://github.com/gchoi/PointNet.git 0_PointNet
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cd 0_PointNet
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git checkout 27caf22
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```
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3）进入1_scripts执行保存模型脚本
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```shell
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# 在此模型根目录
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cd 1_scripts
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python 1_save.py
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```
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**1_scripts提供脚本说明：**
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- **环境要求：**Icraft编译器对**导出框架模型时**使用的**框架版本**有要求。即以下脚本中所有导出模型的脚本`1_save.py `，必须在要求的框架版本下执行，其他脚本不限制。要求的版本：
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- **pytorch**：支持pytorch1.9.0、pytorch2.0.1两个版本的原生网络模型文件（.pt格式），以及pytorch框架保存为onnx（opset=17）格式的模型文件（.onnx格式）
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- **paddle**：仅支持PaddlePaddle框架保存为onnx（opset=11）格式的模型文件（.onnx格式），不支持框架原生网络模型文件
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- **darknet**：支持Darknet框架原生网络模型[GitHub - pjreddie/darknet: Convolutional Neural Networks](https://github.com/pjreddie/darknet)
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- 0_infer.py >可以推理一张图并得到最终结果，模型原始权重会从 `/weights `中寻找，需要您预先下载
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- 1_save.py >保存模型，保存好的用于Icraft编译器的模型，会存放在 `/2_compile/fmodel`
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<div style="background-color: #FFFFCC; color: #000000; padding: 10px; border-left: 5px solid #FFA500;">
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保存模型时的修改点：
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1. 将logsoftmax操作用softmax等效<br>
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</div>
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- 2_save_infer.py >用修改后保存的模型做前向推理，验证保存的模型与原模型是否一致
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- 3_sim_infer.py >用icraft编译后的模型做前向推理，验证编译模型的推理结果与原模型是否一致
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- off2ftmp.py >将.off格式的原始点云数据转换为ftmp格式，作为网络输入的脚本
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# 2.使用Icraft编译器编译模型
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目的： 使用[Icraft编译器](https://gitee.com/mxh-spiger/icraft-introduction.git)将上一步保存好的**框架模型**转化为**硬件可部署模型**
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- **1）相关命名说明：**
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1）**fmodel**：frame model >用于Icraft编译器的框架模型
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2）**imodel**：icraft model >用Icraft编译器编译出的模型
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3）**qtset**：Quantitative Calibration Set >Icraft编译器所需的量化校准集
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- **2）确认已安装正确的icraft版本**
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检查方法：打开cmd运行：`icraft --version`
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若已正常安装则会显示当前icraft版本，例如：
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```
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Icraft 版本:
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* 3.7.1
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CLI 版本:
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3.7.0.0-a90988f(2412231401)
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```
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- 3）**执行编译：**
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**在 `/2_compile`目录下执行编译：**
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```shell
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icraft compile config/pointnet_cls_8.toml
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```
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如果过程顺利，将得到 icraft model（以 `.json` （graph）`.raw`（param）的格式保存）
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其中包括编译各阶段产生的中间结果模型和最终用于片上部署的BY模型，直接被保存到: 3_deploy/modelzoo/PointNet/imodel
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# 3. 仿真
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通过配置3_deploy/modelzoo/PointNet/cfg/中yaml文件的sim字段为True实现模型仿真。
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```json
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imodel:
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...
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sim: true
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...
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```
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# 4. 部署模型
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## 部署环境检查
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* 以root账户登录片上系统terminal（ssh或串口皆可），模型库默认的模型存放路径为以下目录，如果没有请预先创建：
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```
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/home/fmsh/ModelZoo/
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```
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* 检查板上环境是否正确：
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1. 查看环境变量，指令：
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`icraft --version`
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看打印信息是否如下：
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```shell
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Icraft 版本:
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* v3.7.1
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CLI 版本:
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3.7.0.0-a90988f(2412231401)
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```
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2. 若是，在任意目录下输入`icraft-serve`即可打开server
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3. 检查icraft和customop安装包版本是否为`arm64`
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```shell
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# 检查icraft安装包版本
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dpkg -l | grep icraft
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# 检查customop安装包版本
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dpkg -l | grep customop
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```
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如果依次显示如下信息，则安装版本正确：
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```shell
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ii icraft 3.7.1 arm64 This is Icraft for arm64
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ii customop 3.7.1 arm64 This is Icraft CustomOp for arm64
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```
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4. 如果环境配置有误，请参考[Part 1_1 2.3.1 片上系统环境 编译环境准备](https://gitee.com/mxh-spiger/tutorial-runtime/blob/tt3.7.1/docs/Part%201_1%20quick-start.md#1%E7%BC%96%E8%AF%91%E7%8E%AF%E5%A2%83%E5%87%86%E5%A4%87-2)进行部署环境配置。
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5. 根据此模型使用的硬算子，选择合适的位流，并在板上安装，所用硬算子及可选位流版本可参见本说明文档起始处的状态徽章，位流下载及安装说明请参考[1/4) 其他下载资源](https://gitee.com/mxh-spiger/icraft-introduction/tree/icraft_v3.7.1/#4%E5%85%B6%E4%BB%96%E4%B8%8B%E8%BD%BD%E8%B5%84%E6%BA%90)。
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## python runtime:
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目的：在AI硬件上执行模型前向推理
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1. **python运行虚拟环境要求与准备**
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- python版本：3.8（否则无法使用icraft的python API）
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- 确保已安装icraft的python安装包
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- socket模式使用：`pip install icraft-3.x.x-cp38-none-win_amd64.whl`
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- axi模式使用：`pip install icraft-3.x.x-cp38-none-manylinux2014_aarch64.whl`
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- 在选定的python运行虚拟环境中安装python运行时所需要的依赖包
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```
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cd 3_deploy/modelzoo/PointNet
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pip install -r requirements.txt
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```
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- 安装一些便于开发pyrt的依赖包
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```
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cd 3_deploy/Deps/modelzoo
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pip install -e .
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```
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<div style="background-color: #FFFFCC; color: #000000; padding: 10px; border-left: 5px solid #FFA500;">
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由于python运行时代码在引入依赖包时候已经通过sys.path.append(R"../../../Deps/modelzoo")将一些便于开发pyrt的依赖包加入到了系统路径下，因此可以不用执行该步骤即可直接运行2.执行程序。这里提供额外的[pip install -e .]安装方式是为了在python运行时代码时候方便进行pyrtutils的依赖跳转。
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2. **执行程序**
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```
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python ./PointNet.py ../cfg/pointnet_test.yaml
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```
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在io/output中查看结果
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## c++ runtime:
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目的：编译c/c++可执行程序，在AI硬件上执行模型前向推理
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模型库以ubuntu操作系统为例：
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1. **编译环境准备**
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- os: ubuntu20.04
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- cmake>=3.10
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- compiler: aarch64-linux-gnu-g++/aarch64-linux-gnu-gcc
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2. **编译c++程序**
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```shell
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#在3.1所需的linux编译环境中
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cd 3_deploy/modelzoo/PointNet/build_arm
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cmake ..
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make -j
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```
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4. **执行程序**
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```
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cd /home/fmsh/ModelZoo/modelzoo/PointNet/build_arm
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chmod 777 *
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./PointNet ../cfg/pointnet.yaml
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```
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在io/output中查看结果
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# 5. 精度测试
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<div style="background-color: #FFFFCC; color: #000000; padding: 10px; border-left: 5px solid #FFA500;">
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由于精度测试需要遍历一个数据集中的所有图片，因此需要使用上位机作为主控操作系统（demo中是按windows作为上位机操作系统来做的），使用网口连接板子，运行时输入数据会通过上位机经由网口传到片上进行推理。
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</div>
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## 1. 环境准备
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若已准备好环境请跳过此部分
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**1. 网口调试环境准备**（如果已经准备好网口调试环境则看下一条）
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1. 安装ssh
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2. 查看或配置板子ip
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- 使用串口连接板子
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- `vim /etc/rc.local`
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- 查看或设置ip
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```
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#!/bin/bash
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ifconfig eth0 192.168.125.171 netmask 255.255.255.0
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systemctl start sshd
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```
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3. 修改本地网络适配器配置
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参考配置
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- ipv4地址：`192.168.125.2`
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- 子网掩码：`255.255.255.0`
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- 默认网关：`192.168.125.1`
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- 连接速度与双工：100mbps全双工
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||
4. 使用网口或串口进入板上系统打开server
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上位机：
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```cmd
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ssh root@192.168.125.171
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```
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板上：
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确保位于root账户下，执行：
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```shell
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icraft-serve
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```
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* 请确保在root账户下执行上述命令
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* 设备成功打开示意图
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```
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||
root@U:~# icraft-serve
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[02/22/24 02:02:00.388] [I] Using port : 9981
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[02/22/24 02:02:00.388] [I] synchronous mode
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[02/22/24 02:02:00.388] [I] [irpc::port::tcp::_waitNewConn] wait for new connection
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```
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如果能正确运行则可以继续下一步。
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**2.编译环境准备**
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请参考[2.1Windows编译环境准备](https://gitee.com/mxh-spiger/tutorial-runtime/tree/rt3.0.0)进行精度测试环境配置。
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- os: windows
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- [cmake3.28](https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.28.1/cmake-3.28.1-windows-x86_64.msi)
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- [visualstudio2022](https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/thank-you-downloading-visual-studio/?sku=Community&channel=Release&version=VS2022&source=VSLandingPage&passive=false&cid=2030)
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## 2. 测试说明
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1. **如果使用了DetPost硬算子**（本模型未使用，请忽略此条）
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- 1）修改customop toml
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customop toml 即 config\customop\xxmodel.toml
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需要将该文件中的 `thr_f`配置成0.001
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```toml
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[ImageMake]
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no_imkpad = 0
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[DetPost]
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thr_f = 0.001 # 阈值
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cmp_en = 1 # 是否做阈值比较
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groups = 3
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anchor_num = 3
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position = 5
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```
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||
- 2）重新进行模型编译
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```shell
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||
icraft compile config/pointnet_cls_8.toml
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```
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由于测精度程序由上位机控制，生成的imodel不用再复制到板子中
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2. **数据集准备**
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* 测试数据集下载：[ModelNet40](http://modelnet.cs.princeton.edu/ModelNet40.zip)
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* 模型测试使用ModelNet40数据集的Test部分，测试图片存放于 `1_scripts\Data\ModelNet40`中，数据集结构为:
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```shell
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├── airplane
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│ ├── test
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│ └── train
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├── bathtub
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||
│ ├── test
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||
│ └── train
|
||
...
|
||
├── wardrobe
|
||
│ ├── test
|
||
│ └── train
|
||
└── xbox
|
||
├── test
|
||
└── train
|
||
```
|
||
|
||
* 数据集合法性处理：由于ModelNet40数据集在某些.OFF文件中缺少必要的空格或换行符导致读取文件失败，因此提供了修正脚本，位于`1_scripts/Data/ModelNet40Fixer/fixer.py`，请先运行此脚本处理下载好的ModelNet40数据集，再进行精度测试。
|
||
* 如需测试其他数据集，需自行将图片存放于上述路径,并准备对应的测试数据集
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||
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||
3. **修改 运行时的yaml配置文件**：
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||
运行时需要配置一些模型路径，输入数据，后处理参数等，其配置文件在 `3_deploy/modelzoo/PointNet/cfg/`
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||
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||
测试时使用：`pointnet_test.yaml`
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||
需要修改：
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||
* imodel中参数：修改精度测试所用模型文件路径`dir`，根据所使用板子ip设置`ip`。
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||
* dataset中参数：更改自己的精度测试数据集路径。
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||
* param中参数：如果模型没有重训，则无需更改，若 重训则需要修改对应部分参数。
|
||
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||
4. **编译、执行运行时程序**
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||
|
||
python运行时：
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||
* 首先请确保已经安装icraft对应版本的python API
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||
* 其次安装运行pyrt脚本的依赖环境
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```shell
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||
cd 3_deploy/modelzoo/PointNet/pyrt
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||
pip install requirement.txt
|
||
```
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||
**执行运行时程序,计算出精度指标**
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||
|
||
```shell
|
||
cd 3_deploy/modelzoo/PointNet/pyrt
|
||
python PointNet.py ../cfg/PointNet_test.yaml
|
||
```
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||
|
||
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||
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|
||
# 6. 模型性能记录
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||
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||
| PointNet | input shape | hard time | qt_strategy | 精度 |
|
||
| -------------- | --------------- | -------------- | --------------- | ---------------- |
|
||
| float | [1, 3, 1024] | - | - | top-1:73.3(official:86.0) |
|
||
| int8 | [1, 3, 1024] | 0.841 ms | [kld-pc] | top-1:70.5 |
|
||
| int16 | [1, 3, 1024] | 1.814 ms | [kld-pc] | top-1:70.9 |
|