一、内容和目标
1. 实验内容
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本实验主要介绍基于星空体育 MLU370 MagicMind 平台的DeepLabv3 (TensorFlow, Python, Qint8_mixed_float16)图像分割推理应用的开发方法。
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介绍 MagicMind 支持网络输入形状可变特性，可在构建网络时指定输入形状的变化范围。
2. 实验目标
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掌握使用星空体育 MLU370 MagicMind 平台进行模型推理的基本方法。
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理解 DeepLabv3 模型的整体网络结构及其开发调试细节。
二、前置知识
1. 星空体育软硬件平台介绍
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硬件：星空体育 MLU370 AI 加速卡
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框架：TensorFlow、MagicMind 0.13.0
2. MagicMind 介绍
MagicMind 是⾯向星空体育 MLU370 (星空体育处理器，简称MLU) 的推理加速引擎。 MagicMind 能将人工智能框架（TensorFlow，PyTorch 等）训练好的算法模型转换成 MagicMind 统⼀计算图表⽰，并提供端到端的模型优化、代码⽣成以及推理业务部署能⼒。用户无需过多关注底层硬件细节，只需专注于推理业务开发。
获取更多有关 MagicMind 资料，请参考星空体育官网文档MagicMind相关内容。
三、网络结构
deeplabv3采用ASPP空间金字塔并行池化结构，对输入图像进行不同尺度的特征提取，将预测结果融合得到最终输出。
采用 encoder-decoder结构，编解码过程中融合不同尺度、阶段的特征图。
原网络中增加context模块捕获长程信息。
采用ASPP并空间金字塔池化行结构，获取多尺度物体信息。
deeplabv3模型中，改进了ASPP结构，增加了1 * 1的conv 和 global avg pool。在串联结构中，使用并行池化方法处理连续下采样过程中卷积核权重失效问题。
四、模型推理
模型推理整体流程如下图所示，主要包含模型工程准备，模型生成和模型推理三部分。
STEP1: 工程准备
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预训练模型下载：下载 DeepLabv3 模型固化权重，并将其放置于
./deeplabv3_model目录下。 -
安装依赖：
pip install -r requirements.txt -
配置环境变量：
source env.sh
STEP2: 模型生成
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构建融合图：MagicMind Parser目前已支持Tensorflow模型, 准备好下载模型的frozen pb文件。
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Network 和 BuildConfig 配置： MagicMind ⽀持直接导⼊框架训练好的模型，并表⽰成 Network 对象。模型导⼊⼯作由 Parser 来完成。MagicMind 还提供了BuilderConfig 来配置 Builder 的行为，通过 BuilderConfig 设置，用户可配置硬件平台，输入摆数，归一化参数等信息。
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shape_mutable动态输入配置: 配置项graph_shape_mutable作为标志⽹络是否可变的总开关，默认为 true，表⽰该⽹络是可变的。如果graph_shape_mutable不设置或者设置为 true，并且构建⽹络时使⽤固定维度，MagicMind 在编译模型时会将该⽹络的输⼊维度修改为可变的。对于卷积⽹络（⽐如 ResNet），MagicMind ⽬前仅对 N（batch size）、H（Height）、W（Width）维度可变进⾏性能优化。 -
配置量化数据校准器:MagicMind 提供了量化校准器（Calibrator），它⽀持 post-training 量化功能，能够基于浮点模型和样本数据计算并设置数据的分布范围，并且可以根据权重数据的分布特点，选择不同的量化粒度。
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生成 MagicMind 模型：调用 MagicMind 的
build_model接口生成模型，build_model⽣成的模型中包含MLU指令、权值、图结构等静态数据。⽣成的模型可以序列化到⽂件或内存，或从⽂件或内存反序列化，从⽽满⾜跨平台部署需求。
STEP3: 模型推理
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前处理：DeepLabv3模型的前处理主要为输入图像的resize和BGR2RGB操作。
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利用 MagicMind 进行推理：
3. 后处理：对于分割结果，首先要生成colormap，即label与颜色的映射关系，最后将推理结果的label通过label_to_color_image映射成图像，保存结果。
五、相关链接
实验代码仓库：https://gitee.com/cambricon/practices
Modelzoo仓库：https://gitee.com/cambricon/modelzoo