تخطي إلى المحتوى

تشذيب النماذج والتشتت في YOLOv5

📚 يشرح هذا الدليل كيفية تطبيق التقليم على نماذج YOLOv5 🚀 لإنشاء شبكات أكثر كفاءة مع الحفاظ على الأداء.

ما هو التقليم النموذجي؟

تشذيب الن ماذج هو تقنية تُستخدم لتقليل حجم وتعقيد الشبكات العصبية عن طريق إزالة المعلمات الأقل أهمية (الأوزان والوصلات). تؤدي هذه العملية إلى إنشاء نموذج أكثر كفاءة مع العديد من الفوائد:

  • تقليل حجم النموذج لسهولة النشر على الأجهزة محدودة الموارد
  • سرعات استنتاج أسرع مع الحد الأدنى من التأثير على الدقة
  • استخدام أقل للذاكرة واستهلاك أقل للطاقة
  • تحسين الكفاءة الكلية للتطبيقات في الوقت الحقيقي

يعمل التقليم من خلال تحديد وإزالة المعلمات التي تساهم بالحد الأدنى في أداء النموذج، مما يؤدي إلى نموذج أخف وزنًا بدقة مماثلة.

قبل أن تبدأ

استنساخ الريبو وتثبيت المتطلبات.txt في Python>=3.8.0 بما في ذلك PyTorch>=1.8. يتم تنزيل النماذج ومجموعات البيانات تلقائيًا من أحدثإصدار YOLOv5 .

git clone https://github.com/ultralytics/yolov5 # clone
cd yolov5
pip install -r requirements.txt # install

اختبار الأداء الأساسي للاختبار

قبل التقليم، قم بإنشاء أداء أساسي للمقارنة به. يختبر هذا الأمر YOLOv5x على COCO val2017 بحجم صورة 640 بكسل. yolov5x.pt هو النموذج الأكبر والأكثر دقة المتاح. الخيارات الأخرى هي yolov5s.pt, yolov5m.pt و yolov5l.pt، أو نقطة التحقق الخاصة بك من تدريب مجموعة بيانات مخصصة ./weights/best.pt. للحصول على تفاصيل حول جميع النماذج المتاحة، راجع README الجدول.

python val.py --weights yolov5x.pt --data coco.yaml --img 640 --half

المخرجات:

val: data=/content/yolov5/data/coco.yaml, weights=['yolov5x.pt'], batch_size=32, imgsz=640, conf_thres=0.001, iou_thres=0.65, task=val, device=, workers=8, single_cls=False, augment=False, verbose=False, save_txt=False, save_hybrid=False, save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True, dnn=False
YOLOv5 🚀 v6.0-224-g4c40933 torch 1.10.0+cu111 CUDA:0 (Tesla V100-SXM2-16GB, 16160MiB)

Fusing layers...
Model Summary: 444 layers, 86705005 parameters, 0 gradients
val: Scanning '/content/datasets/coco/val2017.cache' images and labels... 4952 found, 48 missing, 0 empty, 0 corrupt: 100% 5000/5000 [00:00<?, ?it/s]
               Class     Images     Labels          P          R     mAP@.5 mAP@.5:.95: 100% 157/157 [01:12<00:00,  2.16it/s]
                 all       5000      36335      0.732      0.628      0.683      0.496
Speed: 0.1ms pre-process, 5.2ms inference, 1.7ms NMS per image at shape (32, 3, 640, 640)  # <--- base speed

Evaluating pycocotools mAP... saving runs/val/exp2/yolov5x_predictions.json...
...
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.507  # <--- base mAP
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.689
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.552
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.345
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.559
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.652
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.381
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.630
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.682
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.526
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.731
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.829
Results saved to runs/val/exp

تطبيق التقليم على YOLOv5x (30٪ من التباعد)

يمكننا تطبيق التقليم على النموذج باستخدام طريقة torch_utils.prune() الأمر. لاختبار نموذج مشذّب، نقوم بتحديث val.py لتهذيب YOLOv5x إلى 0.3 من التباعد (30٪ من الأوزان الموضوعة على الصفر):

لقطة شاشة تُظهر كود تشذيب YOLOv5x إلى 30% من التباعد

مخرجات مشذبة بنسبة 30%:

val: data=/content/yolov5/data/coco.yaml, weights=['yolov5x.pt'], batch_size=32, imgsz=640, conf_thres=0.001, iou_thres=0.65, task=val, device=, workers=8, single_cls=False, augment=False, verbose=False, save_txt=False, save_hybrid=False, save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True, dnn=False
YOLOv5 🚀 v6.0-224-g4c40933 torch 1.10.0+cu111 CUDA:0 (Tesla V100-SXM2-16GB, 16160MiB)

Fusing layers...
Model Summary: 444 layers, 86705005 parameters, 0 gradients
Pruning model...  0.3 global sparsity
val: Scanning '/content/datasets/coco/val2017.cache' images and labels... 4952 found, 48 missing, 0 empty, 0 corrupt: 100% 5000/5000 [00:00<?, ?it/s]
               Class     Images     Labels          P          R     mAP@.5 mAP@.5:.95: 100% 157/157 [01:11<00:00,  2.19it/s]
                 all       5000      36335      0.724      0.614      0.671      0.478
Speed: 0.1ms pre-process, 5.2ms inference, 1.7ms NMS per image at shape (32, 3, 640, 640)  # <--- prune speed

Evaluating pycocotools mAP... saving runs/val/exp3/yolov5x_predictions.json...
...
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.489  # <--- prune mAP
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.677
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.537
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.334
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.542
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.635
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.370
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.612
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.664
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.496
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.722
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.803
Results saved to runs/val/exp3

تحليل النتائج

من النتائج، يمكننا أن نلاحظ:

  • 30% من التباعد المتحقق: 30٪ من معلمات وزن النموذج في nn.Conv2d الطبقات الآن صفر
  • يظل زمن الاستدلال دون تغيير: على الرغم من التقليم، فإن سرعة المعالجة هي نفسها بشكل أساسي
  • الحد الأدنى من التأثير على الأداء: انخفضت mAP قليلاً من 0.507 إلى 0.489 (انخفاض بنسبة 3.6% فقط)
  • تقليل حجم النموذج: يتطلب النموذج المشذّب ذاكرة أقل للتخزين

هذا يوضح أن التقليم يمكن أن يقلل بشكل كبير من تعقيد النموذج مع تأثير بسيط على الأداء، مما يجعله أسلوب تحسين فعال للنشر في البيئات محدودة الموارد.

صقل النماذج المشذبة

للحصول على أفضل النتائج، يجب ضبط النماذج المشذبة بدقة بعد التشذيب لاستعادة الدقة. يمكن القيام بذلك عن طريق:

  1. تطبيق التقليم بمستوى التشتت المطلوب
  2. تدريب النموذج المشذّب لبضع حلقات بمعدل تعلم أقل
  3. تقييم النموذج المشذّب المعدّل والمضبوط بدقة مقارنة بالنموذج الأساسي

تساعد هذه العملية المعلمات المتبقية على التكيف لتعويض الوصلات التي تمت إزالتها، وغالبًا ما تستعيد معظم أو كل الدقة الأصلية.

البيئات المدعومة

Ultralytics مجموعة من البيئات الجاهزة للاستخدام، كل منها مثبت مسبقًا مع التبعيات الأساسية مثل CUDA، CUDNN, Pythonو PyTorchلبدء مشاريعك.

حالة المشروع

YOLOv5 CI

تشير هذه الشارة إلى اجتياز جميع اختبارات التكامل المستمر (CI) لإجراءات GitHub YOLOv5 بنجاح. تتحقق اختبارات التكامل المستمر هذه بدقة من وظائف وأداء YOLOv5 عبر مختلف الجوانب الرئيسية: التدريب والتحقق من الصحة والاستدلال والتصدير والمعايير. وهي تضمن تشغيلًا متسقًا وموثوقًا على أنظمة macOS وWindows وUbuntu، مع إجراء الاختبارات كل 24 ساعة وعند كل التزام جديد.

📅 تم إنشاؤها منذ 1 سنة مضت ✏️ تم التحديث منذ 8 أيام

التعليقات