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【猿代码科技】TensorRT保姆级实操手册快速入门学习路线

2023-08-29 16:23 作者:猿代码科技  | 我要投稿

TensorRT是NVIDIA的一个高性能的深度学习推理(inference)优化器和运行时库。它可以显著加速深度学习模型的推理。从基础到精通TensorRT,你可以遵循以下大纲:

1章 - TensorRT基础和环境配置

学习内容

  • TensorRT简介:定义、发展历程、用途。

  • TensorRT与其他推理引擎比较。

  • 环境要求和安装步骤。

实操项目:安装验证

  • 在Ubuntu和Windows上安装TensorRT

  • 运行一个TensorRT的Hello World程序,验证安装

 

2 - 模型导入与初步优化

学习内容

  • ONNX模型格式介绍。

  • 如何将PyTorch、TensorFlow模型转换为ONNX。

  • 使用TensorRT优化器进行初步优化。

实操项目:模型转换与初步优化

  • 将一个简单的PyTorch或TensorFlow图像分类模型转换为ONNX格式。

  • 使用TensorRT进模型优化,并进行初步的推理测试。

 

第3章 - TensorRT优化策略基础

学习内容

  • FP32、FP16精度的介绍。

  • 层融合(Layer Fusion)原理。

  • 代码实现细节。

实操项目:精度与层融合

  • 将第2章的型分别用FP32FP16进行优化。

  • 实现层融合,并对比性能。

 

4章 - TensorRT高级优化策略

学习内容

  • INT8量化的理论基础。

  • 动态张量与静态张量的使用场景。

  • 实现动态张量的代码示例。

实操项目:INT8量化与动态输入

  • 使用INT8精度对模型进行优化。

  • 修改代码以支持动态输入张量。

 

第5章 - 自定义插件扩展

学习内容

  • TensorRT插件API详解。

  • 自定义插件的开发流程。

实操项目:自定义ReLU6激活函数

  • 开发一个ReLU6激活函数的自定义插件。

  • 将此插件集成到一个现有模型中,并进行性能测试。

 

第6章 - 多模型与多流推理

学习内容

  • 同时优化和推理多个模型的方法。

  • 使用CUDA流进行多流并行推理

实操项目:图像分类与物体检测

  • 优化一个图像分类模型和一个物体检测模型。

  • 实现一个简单的多流推理应

 

第7章 - TensorRT部署

学习内容

  • 在NVIDIA JetsonDatacenter GPUsEdge设备上部署考虑因素。

  • 使用Docker进行部署。

操项目:跨平台部署

  • 在至少两种不同硬件平台上部署第6章的多模型推理应用。

 

第8章 - 高级特性与量化校准

学习内容

  • 量化校准算法工具

  • 如何使用DLA(Deep Learning Accelerator)。

项目:量化校准与DLA

  • 一个中等复杂度的模型(如SSD或YOLO进行量校准。

  • 在支持DLA硬件上进行推理。

 

第9章 - 故障排除与最佳实践

学习内容

  • 常见的TensorRT问题解决方案

  • 性能调优的最佳实践。

实操项目:性能调优

  • 诊断和解决一个性能较低的模型。

  • 应用最佳实践以提高性能。

 

第10章 - 实际应案例

学习内容

  • TensorRT物体检测、NLP、图像分割等方面的应用。

  • 性能和精度权衡

实操项目:实时人脸识别

  • 使用TensorRT化一个人脸识别模型

  • 实现一个简单的时人脸识别应用。

 

结束后中大实操项目

  • 项目描述构建一个完整的智能监控系统,包括实时物体检测、人脸识别、异常为检测等

 

 

第1章 - TensorRT基础和环境配置

通过实训操作手册,能够理解TensorRT的基础概念,成功安装TensorRT,并运行一个简单的TensorRT程序进行验证。希望这个手册能帮助你顺利跨过学习TensorRT的第一道门槛。

学习内容

1. TensorRT简介

  • 定义: TensorRT是一个高性能的深度学习推理(Inference)库,由NVIDIA开发。

  • 发展历程: 最初作为NVIDIA内部的优化工具,后来逐渐开放给开发者,目前已经是一个成熟的深度学习推理解决方案。

  • 用途: 主要用于优化深度学习模型,使其在NVIDIA GPU上运行得更快。

2. TensorRT与其他推理引擎的比较

  • TensorRT vs TensorFlow Lite: TensorFlow Lite主要用于移动和嵌入式设备,而TensorRT更多地用于服务器和高性能计算环境。

  • TensorRT vs ONNX Runtime: ONNX Runtime支持更多类型的硬件和模型格式,但TensorRT在NVIDIA硬件上通常提供更高的性能。

  • TensorRT vs OpenVINO: OpenVINO是Intel开发的,针对Intel硬件进行优化,而TensorRT则针对NVIDIA GPUs。

3. 环境要求和安装步骤

  • 环境要求: Ubuntu 18.04或更高版本,或Windows 10,NVIDIA GPU。

  • 安装步骤: 通常通过NVIDIA官网进行下载和安装。

 

实操项目:安装与验证

在Ubuntu和Windows上安装TensorRT

  • Ubuntu安装步骤:

更新软件包列表:

sudo apt-get update

安装依赖:

sudo apt-get install libnvinfer7

  • 下载TensorRT软件包(通常是.deb文件)。

安装软件包:

sudo dpkg -i nv-tensorrt-repo-ubuntu1804-cuda10.0-trt5.0.2.6-rc-20190227_1-1_amd64.deb

  • Windows安装步骤:

    • 下载TensorRT的Windows安装包(通常是.exe.msi文件)。

    • 双击安装文件并按照安装向导进行安装。

 

注意: 安装步骤可能因TensorRT版本不同而有所不同,请参照具体版本的官方文档。

运行一个TensorRT的Hello World程序

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network() as network:    print("TensorRT Hello World!")

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为hello_tensorrt.py

在命令行中运行:

python hello_tensorrt.py

  • 如果一切正常,你应该看到输出“TensorRT Hello World!”

 

 

第2章 - 模型导入与初步优化

通过手册,能够掌握ONNX模型格式,学会如何将PyTorch或TensorFlow模型转换为ONNX格式,并使用TensorRT进行初步的模型优化和推理测试。

学习内容

1. ONNX模型格式介绍

  • 定义: Open Neural Network Exchange (ONNX) 是一个用于表示深度学习模型的开放标准格式。

  • 用途: 它允许模型在不同的深度学习框架之间进行转换和共享。

  • 文件结构: ONNX模型通常保存在一个.onnx文件中,这个文件包括了模型的结构(层、操作等)和参数(权重和偏置)。

2. 如何将PyTorch、TensorFlow模型转换为ONNX

  • PyTorch: 使用torch.onnx.export()函数。

  • TensorFlow: 使用tf2onnx.convert或TensorFlow的SavedModel格式和ONNX转换器。

3. 使用TensorRT优化器进行初步优化

  • 步骤: 导入ONNX模型、创建一个TensorRT builder和网络,然后使用这个builder和网络进行模型优化。

 

实操项目:模型转换与初步优化

将一个简单的PyTorch图像分类模型转换为ONNX格式

代码示例(Python):

import torch import torchvision.models as models # Initialize model model = models.resnet18(pretrained=True) model.eval() # Dummy input x = torch.randn(1, 3, 224, 224) # Export to ONNX format torch.onnx.export(model, x, "resnet18.onnx", verbose=True)

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为export_pytorch_to_onnx.py

在命令行中运行:

python export_pytorch_to_onnx.py

  • 查看生成的resnet18.onnx文件。

 

使用TensorRT进行模型优化,并进行初步的推理测试

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) # Load ONNX model with open("resnet18.onnx", "rb") as f:    onnx_model = f.read() # Create a TensorRT builder and network with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network(common_flags=1) as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:    builder.max_workspace_size = 1 << 28    builder.max_batch_size = 1    # Parse ONNX model into TensorRT network    parser.parse(onnx_model)    # Build optimized engine    with builder.build_cuda_engine(network) as engine:        # Inference (use the engine for inference)        with engine.create_execution_context() as context:            print("Optimized model successfully!")

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为optimize_with_tensorrt.py

在命令行中运行:

python optimize_with_tensorrt.py

  • 如果一切正常,你应该看到输出“Optimized model successfully!”

 

常见问题与解决方案

  1. ONNX模型导出失败:确保PyTorch版本与ONNX版本兼容。

  2. 检查模型是否在推理模式下(model.eval())。

  3. TensorRT优化失败:确保已分配足够的工作空间:builder.max_workspace_size

  4. 检查ONNX模型是否包含TensorRT不支持的操作或层。

 

第3章 - TensorRT优化策略基础

通过手册,能够理解TensorRT中的精度选项(FP32和FP16)以及层融合的原理。你还会学到如何使用TensorRT API对模型进行不同精度的优化,并进行性能对比。

学习内容

1. FP32、FP16精度的介绍

  • FP32 (单精度浮点数): 使用32位表示的浮点数,提供很高的精度,但计算成本也较高。

  • FP16 (半精度浮点数): 使用16位表示的浮点数,精度较低,但计算速度快,内存占用也少。

2. 层融合(Layer Fusion)原理

  • 定义: 层融合是一种优化技术,它将多个相邻的网络层合并成一个单一的层,以减少计算和内存开销。

  • 用途: 主要用于加速模型的推理速度。

3. 代码实现细节

  • 通常,TensorRT会自动进行层融合。

  • 你也可以使用TensorRT的API来自定义层融合。

 

实操项目:精度与层融合

将第2章的模型分别用FP32和FP16进行优化

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) # Load ONNX model with open("resnet18.onnx", "rb") as f:    onnx_model = f.read() # Function to build engine def build_engine(onnx_model, fp16_mode=False):    with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network(common_flags=1) as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        builder.max_workspace_size = 1 << 28        builder.max_batch_size = 1        builder.fp16_mode = fp16_mode                # Parse ONNX model into TensorRT network        parser.parse(onnx_model)                # Build optimized engine        return builder.build_cuda_engine(network) # Build FP32 and FP16 engines engine_fp32 = build_engine(onnx_model, fp16_mode=False) engine_fp16 = build_engine(onnx_model, fp16_mode=True) print("Built FP32 and FP16 engines!")

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为optimize_fp32_fp16.py

在命令行中运行:

python optimize_fp32_fp16.py

  • 如果一切正常,你应该看到输出“Built FP32 and FP16 engines!”

 

实现层融合,并对比性能

  • 由于TensorRT通常会自动进行层融合,所以这一步主要是对比性能。

你可以使用 context.execute 方法来运行推理,并使用 Python 的 time 库来计算运行时间。

import time import numpy as np # Create execution context with engine_fp32.create_execution_context() as context_fp32, engine_fp16.create_execution_context() as context_fp16:    # Create input and output buffer    h_input = np.random.random((1, 3, 224, 224)).astype(np.float32)    h_output_fp32 = np.empty((1, 1000), dtype=np.float32)    h_output_fp16 = np.empty((1, 1000), dtype=np.float32)        # Run inference and time it    start_time = time.time()    context_fp32.execute(batch_size=1, bindings=[int(h_input.ctypes.data), int(h_output_fp32.ctypes.data)])    print("FP32 Inference Time: ", time.time() - start_time)        start_time = time.time()    context_fp16.execute(batch_size=1, bindings=[int(h_input.ctypes.data), int(h_output_fp16.ctypes.data)])    print("FP16 Inference Time: ", time.time() - start_time)

  • 执行步骤:

    • 将上述代码加入到optimize_fp32_fp16.py的底部。

再次运行脚本:

python optimize_fp32_fp16.py

  • 观察输出中的FP32和FP16推理时间。

 

常见问题与解决方案

  1. FP16优化失败:确保你的NVIDIA GPU支持FP16运算。

  2. 检查是否有在构建引擎时启用了FP16模式。

  3. 性能没有提升:层融合并不总是会导致性能提升,这取决于模型的复杂性和GPU的能力。

 

 

第4章 - TensorRT高级优化策略

通过手册,能够理解TensorRT中的高级优化策略,包括INT8量化和动态输入张量。你还将学习如何使用Python API来实现这些高级优化。

学习内容

1. INT8量化的理论基础

  • 定义: INT8量化是一种将浮点数权重和激活转换为8位整数的优化策略。

  • 优点: 量化可以减少模型大小和推理延迟,但可能会损失一些精度。

2. 动态张量与静态张量的使用场景

  • 静态张量: 输入/输出尺寸在编译时确定,适用于输入尺寸始终不变的情况。

  • 动态张量: 输入/输出尺寸在运行时可以改变,适用于输入尺寸可能变化的情况。

3. 实现动态张量的代码示例

  • 通过TensorRT的API,你可以指定某些维度为动态,这通常在创建网络时完成。

 

实操项目:INT8量化与动态输入

使用INT8精度对模型进行优化

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) def build_int8_engine(onnx_model_path):    with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network(common_flags=1) as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        builder.int8_mode = True        builder.int8_calibrator = YourOwnCalibrator()  # You need to implement this        with open(onnx_model_path, 'rb') as model:            parser.parse(model.read())                return builder.build_cuda_engine(network) int8_engine = build_int8_engine("resnet18.onnx")

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为optimize_int8.py

在命令行中运行:

python optimize_int8.py

 

注意: 你需要实现自己的校准器,这通常涉及运行一些推理并收集激活的统计数据。

修改代码以支持动态输入张量

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) def build_dynamic_engine(onnx_model_path):    EXPLICIT_BATCH = 1 << (int)(trt.NetworkDefinitionCreationFlag.EXPLICIT_BATCH)    with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network(EXPLICIT_BATCH) as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        # Specify that the first dimension is dynamic        profile = builder.create_optimization_profile()        profile.set_shape("input_tensor_name", (1, 3, 224, 224), (8, 3, 224, 224), (16, 3, 224, 224))        config.add_optimization_profile(profile)        with open(onnx_model_path, 'rb') as model:            parser.parse(model.read())                    return builder.build_cuda_engine(network) dynamic_engine = build_dynamic_engine("resnet18.onnx")

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为dynamic_input.py

在命令行中运行:

python dynamic_input.py

 

常见问题与解决方案

  1. INT8量化失败或精度下降太多:

    1. 确保你的校准器是正确实现的。

    2. 尝试使用更多的校准数据。

  2. 动态输入不工作:

    1. 确保你的ONNX模型支持动态输入。

    2. 确保在TensorRT中正确设置了优化配置文件。

 

 

第5章 - 自定义插件与扩展

通过手册,能够理解TensorRT插件API的工作原理,以及如何开发和集成自定义插件。

学习内容

1. TensorRT插件API详解

  • 定义: TensorRT插件API允许你在TensorRT中实现自定义层或操作,以支持不被原生支持的网络结构。

2. 自定义插件的开发流程

  • 基本步骤:实现插件类,继承自tensorrt.IPluginV2Ext

  • 实现必要的方法,例如enqueue进行推理,getOutputDimensions定义输出尺寸等。

  • 在模型解析或构建阶段,将自定义插件注册到TensorRT。

 

实操项目:自定义ReLU6激活函数

开发一个ReLU6激活函数的自定义插件

代码示例(Python):

import tensorrt as trt class ReLU6Plugin(trt.IPluginV2Ext):        def __init__(self):        pass        def get_output_dimension(self, input_dimension, input_tensors):        return input_dimension  # Output dimension is same as input for ReLU6        def enqueue(self, bindings, input_tensors, output_tensors, stream_handle):        # Your CUDA implementation for ReLU6 comes here        pass    # Other necessary methods like clone, getNbOutputs, etc.

  • 执行步骤:

    • 实现enqueue方法中的ReLU6 CUDA操作。你可能需要一些CUDA编程经验。

    • 添加必要的其他方法,如clone, getNbOutputs等。

 

将此插件集成到一个现有模型中,并进行性能测试

代码示例(Python):

import tensorrt as trt # Register the custom plugin TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) trt.init_libnvinfer_plugins(TRT_LOGGER, "") plugin_creator = trt.get_plugin_registry().get_plugin_creator("ReLU6_TRT", "1", "") # Create the ReLU6 plugin and add it to the network relu6_plugin = ReLU6Plugin() network.add_plugin_v2(inputs=[input_tensor], plugin=relu6_plugin) # Build the engine and run inference with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.build_cuda_engine(network) as engine, engine.create_execution_context() as context:    # Run inference with the custom ReLU6 plugin

  • 执行步骤:

    • 在你的TensorRT网络定义中,用add_plugin_v2方法添加ReLU6插件。

    • 构建并运行引擎,注意观察性能表现。

 

常见问题与解决方案

  1. 自定义插件无法注册:

    1. 确保你正确实现了所有必要的插件API方法。

    2. 检查TensorRT版本是否与插件API兼容。

  2. 性能未见提升或下降:

    1. 检查你的CUDA实现是否已经优化。

    2. 使用NVIDIA的profiler工具进行性能分析。

 

 

第6章 - 多模型与多流推理

通过手册,能够理解如何使用TensorRT进行多模型和多流推理,并且了解这在实际应用中如何实现。

学习内容

1. 同时优化和推理多个模型的方法

  • 定义: 有时,单个应用可能需要运行多个模型。TensorRT允许你同时优化和推理多个模型。

2. 使用CUDA流进行多流并行推理

  • 定义: CUDA流是异步操作的序列,可以使用多个CUDA流来并行执行多个任务。

  • 用途: 在同一应用中进行多模型推理或在单个模型中进行批量推理。

 

实操项目:图像分类与物体检测

优化一个图像分类模型和一个物体检测模型

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) def build_engine(onnx_model_path):    with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network() as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        with open(onnx_model_path, 'rb') as model:            parser.parse(model.read())        return builder.build_cuda_engine(network) classification_engine = build_engine("classification.onnx") detection_engine = build_engine("detection.onnx")

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为optimize_models.py

在命令行中运行:

python optimize_models.py

 

实现一个简单的多流推理应用

代码示例(Python):

import cuda import pycuda.driver as cuda_driver import pycuda.autoinit stream1 = cuda_driver.Stream() stream2 = cuda_driver.Stream() # Create execution context for each engine context1 = classification_engine.create_execution_context() context2 = detection_engine.create_execution_context() # Prepare input and output buffer # ... def inference(execution_context, stream, h_input, h_output):    # Run inference using TensorRT and CUDA stream    # ... # Run inferences in parallel on two CUDA streams inference(context1, stream1, h_input1, h_output1) inference(context2, stream2, h_input2, h_output2)

  • 执行步骤:

    • 将上述代码保存为multi_stream_inference.py

在命令行中运行:

python multi_stream_inference.py

 

常见问题与解决方案

  1. 多模型推理时出现资源冲突:确保每个模型有其自己的执行上下文和CUDA流。

  2. 多流推理性能未见提升:检查你的GPU是否支持多流并行执行。

  3. 使用NVIDIA的profiler工具进行性能分析。

 

 

第7章 - TensorRT部署

通过手册,能够掌握如何在多种平台(包括Jetson,Datacenter GPUs和Edge设备)上部署TensorRT模型,以及如何使用Docker进行部署。

学习内容

1. 在NVIDIA Jetson、Datacenter GPUs和Edge设备上的部署考虑因素

  • NVIDIA Jetson: 适用于低功耗和嵌入式解决方案。

    • 考虑因素: 内存限制,功耗,实时性需求。

  • Datacenter GPUs: 适用于高性能需求,如V100, A100等。

    • 考虑因素: 扩展性,高吞吐量。

  • Edge设备: 适用于IoT场景。

    • 考虑因素: 网络带宽,延迟,功耗。

 

2. 使用Docker容器进行部署

  • 优点: 环境一致性,便于迁移和扩展。

 

实操项目:跨平台部署

在至少两种不同的硬件平台上部署第6章的多模型推理应用

  • 部署步骤(通用):

    • 将优化后的TensorRT模型(通常是.plan文件)复制到目标设备。

    • 在目标设备上安装TensorRT运行时。

    • 运行应用程序进行推理。

Docker部署示例:

# Use TensorRT base image FROM nvcr.io/nvidia/tensorrt:latest # Copy model and app COPY ./models /models COPY ./app /app # Run inference app CMD ["python", "/app/inference.py"]

构建和运行Docker容器:

docker build -t tensorrt_app . docker run --gpus all tensorrt_app

  • 在Jetson设备上的部署:

    • 将模型和应用程序复制到Jetson设备。

    • 在Jetson设备上安装JetPack(包括TensorRT)。

    • 运行应用程序进行推理。

 

常见问题与解决方案

  1. 模型在新平台上性能下降:

    1. 确保你针对目标平台重新进行了模型优化。

  2. Docker容器内无法访问GPU:

    1. 确保你使用了NVIDIA的Docker运行时,并在运行容器时加上了--gpus all参数。

  3. Jetson设备上的内存不足:

    1. 考虑优化模型以减少内存占用,或使用Jetson设备上的TensorRT优化选项。

 

 

 

第8章 - 高级特性与量化校准

通过手册,能够理解如何进行量化校准以及如何在支持DLA的硬件上进行模型推理。

学习内容

1. 量化校准的算法和工具

  • 定义: 量化校准是将浮点数模型权重和激活转换为低精度(通常是INT8)表示的过程,同时尽量保持推理精度。

  • 主要算法: Min-Max,KL散度等。

2. 如何使用DLA(Deep Learning Accelerator)

  • 定义: DLA是一种硬件加速器,主要用于加速深度学习推理。

  • 用途: 在支持DLA的硬件上(如某些Jetson设备),可以使用DLA进行模型推理,以进一步提高性能和效率。

 

实操项目:量化校准与DLA

对一个中等复杂度的模型(如SSD或YOLO)进行量化校准

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) class MyCalibrator(trt.IInt8EntropyCalibrator2):    def __init__(self, data):        self.data = data        # Other initialization steps    # Implement other required methods for the calibrator class # Create calibrator calibrator = MyCalibrator(data) def build_engine(onnx_model_path):    with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network() as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        builder.int8_mode = True        builder.int8_calibrator = calibrator        with open(onnx_model_path, 'rb') as model:            parser.parse(model.read())        return builder.build_cuda_engine(network) engine = build_engine("yolo.onnx")

  • 执行步骤:

    • 首先,你需要准备用于校准的数据集。

    • 创建自己的校准器类并实现必要的方法。

    • 使用上述代码进行模型量化。

 

在支持DLA的硬件上进行推理

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) # Create DLA context with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.build_cuda_engine(network) as engine:    dla_core = builder.get_dla_core()    context = engine.create_execution_context()    context.set_binding_shape(0, (1, 3, 300, 300))    context.active_optimization_profile = 0    context.set_device_type(0, trt.DeviceType.DLA)    context.set_device_core(0, dla_core)    # Run inference using DLA

  • 执行步骤:

    • 确保你的硬件支持DLA。

    • 使用上述代码创建DLA执行上下文,并运行推理。

 

常见问题与解决方案

  1. 量化校准导致精度明显下降:

    1. 尝试使用不同的校准算法。

    2. 使用更大的校准数据集。

  2. DLA推理失败或性能未见提升:

    1. 确保你的模型和操作都是DLA兼容的。

    2. 检查DLA核心是否正确设置。

 

 

第9章 - 故障排除与最佳实践

通过手册,能够理解如何诊断和解决TensorRT模型的性能问题,并掌握性能调优的最佳实践。

学习内容

1. 常见的TensorRT问题和解决方案

  • 常见问题:模型转换失败

  • 推理速度慢

  • 推理精度低

 

2. 性能调优的最佳实践

  • 最佳实践:使用最新版本的TensorRT

  • 选择合适的精度模式(FP32, FP16, INT8)

  • 利用TensorRT内置的优化选项

 

实操项目:性能调优

诊断和解决一个性能较低的模型

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) # Create builder with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder:    # Enable various optimization    builder.fp16_mode = True    builder.strict_type_constraints = True        # Diagnose performance    builder.profiler = MyProfiler()  # Implement your own profiler    # Build and return engine    with builder.create_network() as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        with open("model.onnx", 'rb') as model_file:            parser.parse(model_file.read())        engine = builder.build_cuda_engine(network)

  • 执行步骤:

    • 利用TensorRT的Profiler功能或其他性能分析工具进行性能诊断。

    • 根据诊断结果,选择合适的优化方向。

 

应用最佳实践以提高性能

代码示例(Python):

# Enable more optimization builder.max_workspace_size = 1 << 30  # 1GB builder.max_batch_size = 8

  • 执行步骤:

    • 根据模型的需求,设置最大工作空间和最大批量大小。

    • 尝试不同的优化选项,如开启/关闭层融合,改变精度等。

 

常见问题与解决方案

  1. 模型转换失败:

    1. 检查模型是否使用了TensorRT不支持的操作。

    2. 更新到最新版本的TensorRT。

  2. 推理速度慢:

    1. 使用Profiler工具进行性能诊断。

    2. 考虑更改优化选项或精度。

  3. 推理精度低:

    1. 考虑使用更高的精度模式。

    2. 检查模型转换过程中是否有警告或错误。

 

第10章 - 实际应用案例

通过手册,能够理解TensorRT在各种实际应用场景中的优势和局限,以及如何在实际应用中实现性能和精度之间的权衡。

学习内容

1. TensorRT在物体检测、NLP、图像分割等方面的应用

  • 物体检测: YOLO, SSD等

  • NLP: BERT, GPT等

  • 图像分割: U-Net等

2. 性能和精度的权衡

  • 权衡策略: 选择合适的精度模式,比如FP16或INT8,以实现性能与精度之间的平衡。

 

实操项目:实时人脸识别

使用TensorRT优化一个人脸识别模型

代码示例(Python):

import tensorrt as trt TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.WARNING) def build_engine(onnx_model_path):    with trt.Builder(TRT_LOGGER) as builder, builder.create_network() as network, trt.OnnxParser(network, TRT_LOGGER) as parser:        with open(onnx_model_path, 'rb') as model:            parser.parse(model.read())        return builder.build_cuda_engine(network) face_recognition_engine = build_engine("face_recognition.onnx")

  • 执行步骤:

    • 使用上述代码片段构建人脸识别的TensorRT引擎。

    • 对该引擎进行性能和精度测试。

 

实现一个简单的实时人脸识别应用

代码示例(Python):

import CV2 # Initialize camera and face recognition engine cap = CV2.VideoCapture(0) context = face_recognition_engine.create_execution_context() while True:    ret, frame = cap.read()    if not ret:        break        # Prepare input and output buffers    # ...    # Run inference    context.execute_async(batch_size=1, bindings=[input_buffers, output_buffers])    # Process and display results    # ...    CV2.imshow('Face Recognition', frame)    if CV2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):        break cap.release() CV2.destroyAllWindows()

  • 执行步骤:

    • 使用上述代码构建一个简单的实时人脸识别应用。

    • 在实际环境中进行测试。

 

常见问题与解决方案

  1. 实时性能不达标:

    1. 尝试使用更低的精度设置。

    2. 检查是否有其他应用占用了大量GPU资源。

  2. 识别精度不准:

    1. 确保在优化模型时使用了足够的、具有代表性的数据进行校准。

 

 

第11章 - 实操项目 - 智能监控系统

通过本项目,将综合运用TensorRT的各种功能和特性,构建一个实用的智能监控系统。

项目描述

构建一个完整的智能监控系统,包括以下模块:

  • 实时物体检测

  • 人脸识别

  • 异常行为检测

 

系统架构

  1. 数据收集层: 使用摄像头作为数据源。

  2. 数据处理层: 使用TensorRT进行实时推理。

  3. 应用层: 实现报警和监控控制逻辑。

 

模块详解与实操步骤

1. 实时物体检测

a. 数据准备和模型选择

  • 使用预训练的YOLO或SSD模型。

  • 使用OpenCV进行视频流处理。

 

第一步:环境准备

  1. 安装必要的库

    1. OpenCV: pip install opencv-python

    2. NumPy: pip install numpy

  2. 下载模型文件

    1. YOLO模型:下载链接配置文件

    2. Haar Cascades:通常已包含在OpenCV库中

 

第二步:代码实现

  1. 导入所需依赖

import CV2 import numpy as np

2. 初始化摄像头和YOLO模型

cap = CV2.VideoCapture(0) net = CV2.dnn.readNet("yolov3.weights", "yolov3.cfg")  # Download these files layer_names = net.getLayerNames() output_layers = [layer_names[i[0] - 1] for i in net.getUnconnectedOutLayers()] face_cascade = CV2.CascadeClassifier('haarcascade_frontalface_default.xml')  # Download this XML file

3. 实时物体检测函数

def object_detection(frame):    height, width, channels = frame.shape    blob = CV2.dnn.blobFromImage(frame, 0.00392, (416, 416), (0, 0, 0), True, crop=False)    net.setInput(blob)    outs = net.forward(output_layers)    class_ids = []    confidences = []    boxes = []    for out in outs:        for detection in out:            scores = detection[5:]            class_id = np.argmax(scores)            confidence = scores[class_id]            if confidence > 0.5:                # Object detected                # We will concentrate on the class_id = 0 (person) for this example                if class_id == 0:                    center_x = int(detection[0] * width)                    center_y = int(detection[1] * height)                    w = int(detection[2] * width)                    h = int(detection[3] * height)                    x = int(center_x - w / 2)                    y = int(center_y - h / 2)                    boxes.append([x, y, w, h])                    confidences.append(float(confidence))                    class_ids.append(class_id)    indexes = CV2.dnn.NMSBoxes(boxes, confidences, 0.5, 0.4)    for i in range(len(boxes)):        if i in indexes:            x, y, w, h = boxes[i]            label = "Person"            confidence = confidences[i]            color = (0, 255, 0)            CV2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), color, 2)            CV2.putText(frame, label + " " + str(round(confidence, 2)), (x, y + 30), CV2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 1, (255, 255, 255), 2)

4. 人脸识别函数

def face_recognition(frame):    gray = CV2.cvtColor(frame, CV2.COLOR_BGR2GRAY)    faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.3, 5)    for (x, y, w, h) in faces:        CV2.rectangle(frame, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2)

5. 实时视频流处理

while True:    ret, frame = cap.read()    if not ret:        break    object_detection(frame)    face_recognition(frame)    CV2.imshow('Smart Surveillance', frame)    if CV2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):        break cap.release() CV2.destroyAllWindows()

  1. 主循环

while True:    ret, frame = cap.read()    if not ret:        break    object_detection(frame, net, output_layers)    face_recognition(frame, face_cascade)        CV2.imshow('Smart Surveillance', frame)    if CV2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):        break cap.release() CV2.destroyAllWindows()

第三步:运行和测试

  1. 保存代码为smart_surveillance.py

  2. 确保yolov3.weightsyolov3.cfg在同一目录下。

  3. 在终端运行:python smart_surveillance.py

第四步:故障排除

  1. 摄像头不工作: 确保你的摄像头是可用的,并且没有被其他应用占用。

  2. 模型文件不可用: 确保YOLO模型文件和Haar Cascades文件在正确的路径下。

常见问题与解决方案

  1. 多模型推理占用过多资源: 尝试优化各个模型,或在不同的设备上运行。

  2. 实时性不达标: 检查硬件性能,或尝试降低模型的复杂性。

 


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