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Exportation MNN pour les modèles YOLO11 et déploiement

MNN

Architecture MNN

MNN est un framework de deep learning très efficace et léger. Il prend en charge l'inférence et la formation de modèles de deep learning et offre des performances de pointe pour l'inférence et la formation sur l'appareil. À l'heure actuelle, MNN a été intégré à plus de 30 applications d'Alibaba Inc, telles que Taobao, Tmall, Youku, DingTalk, Xianyu, etc., couvrant plus de 70 scénarios d'utilisation tels que la diffusion en direct, la capture de courtes vidéos, la recommandation de recherche, la recherche de produits par image, le marketing interactif, la répartition des actions, le contrôle des risques de sécurité. En outre, MNN est également utilisé sur des appareils embarqués, tels que l'IoT.

Exporter vers MNN : Conversion de votre modèle YOLO11

Vous pouvez étendre la compatibilité des modèles et la flexibilité du déploiement en convertissant les modèles Ultralytics YOLO au format MNN. Cette conversion optimise vos modèles pour les environnements mobiles et embarqués, garantissant des performances efficaces sur les appareils aux ressources limitées.

Installation

Pour installer les packages requis, exécutez :

Installation

# Install the required package for YOLO11 and MNN
pip install ultralytics
pip install MNN

Utilisation

Tous les modèles Ultralytics YOLO11 sont conçus pour prendre en charge l’exportation prête à l’emploi, ce qui facilite leur intégration à votre flux de travail de déploiement préféré. Vous pouvez consulter la liste complète des formats d’exportation et des options de configuration pris en charge pour choisir la meilleure configuration pour votre application.

Utilisation

from ultralytics import YOLO

# Load the YOLO11 model
model = YOLO("yolo11n.pt")

# Export the model to MNN format
model.export(format="mnn")  # creates 'yolo11n.mnn'

# Load the exported MNN model
mnn_model = YOLO("yolo11n.mnn")

# Run inference
results = mnn_model("https://ultralytics.com/images/bus.jpg")

# Export a YOLO11n PyTorch model to MNN format
yolo export model=yolo11n.pt format=mnn # creates 'yolo11n.mnn'

# Run inference with the exported model
yolo predict model='yolo11n.mnn' source='https://ultralytics.com/images/bus.jpg'

Arguments d'exportation

Argument Type Par défaut Description
format str 'mnn' Format cible pour le modèle exporté, définissant la compatibilité avec divers environnements de déploiement.
imgsz int ou tuple 640 Taille d'image souhaitée pour l'entrée du modèle. Peut être un entier pour les images carrées ou un tuple (height, width) pour des dimensions spécifiques.
half bool False Active la quantification FP16 (demi-précision), réduisant la taille du modèle et accélérant potentiellement l'inférence sur le matériel pris en charge.
int8 bool False Active la quantification INT8, compressant davantage le modèle et accélérant l'inférence avec une perte de précision minimale, principalement pour les appareils périphériques.
batch int 1 Spécifie la taille du lot d'inférence du modèle d'exportation ou le nombre maximal d'images que le modèle exporté traitera simultanément en predict mode.
device str None Spécifie le dispositif pour l'exportation : GPU (device=0), CPU (device=cpu), MPS pour Apple Silicon (device=mps).

Pour plus de détails sur le processus d'exportation, consultez la page de la documentation Ultralytics sur l'exportation.

Inférence MNN uniquement

Une fonction qui repose uniquement sur MNN pour l'inférence et le prétraitement YOLO11 est implémentée, fournissant des versions Python et C++ pour un déploiement facile dans n'importe quel scénario.

MNN

import argparse

import MNN
import MNN.cv as cv2
import MNN.numpy as np


def inference(model, img, precision, backend, thread):
    config = {}
    config["precision"] = precision
    config["backend"] = backend
    config["numThread"] = thread
    rt = MNN.nn.create_runtime_manager((config,))
    # net = MNN.nn.load_module_from_file(model, ['images'], ['output0'], runtime_manager=rt)
    net = MNN.nn.load_module_from_file(model, [], [], runtime_manager=rt)
    original_image = cv2.imread(img)
    ih, iw, _ = original_image.shape
    length = max((ih, iw))
    scale = length / 640
    image = np.pad(original_image, [[0, length - ih], [0, length - iw], [0, 0]], "constant")
    image = cv2.resize(
        image, (640, 640), 0.0, 0.0, cv2.INTER_LINEAR, -1, [0.0, 0.0, 0.0], [1.0 / 255.0, 1.0 / 255.0, 1.0 / 255.0]
    )
    image = image[..., ::-1]  # BGR to RGB
    input_var = np.expand_dims(image, 0)
    input_var = MNN.expr.convert(input_var, MNN.expr.NC4HW4)
    output_var = net.forward(input_var)
    output_var = MNN.expr.convert(output_var, MNN.expr.NCHW)
    output_var = output_var.squeeze()
    # output_var shape: [84, 8400]; 84 means: [cx, cy, w, h, prob * 80]
    cx = output_var[0]
    cy = output_var[1]
    w = output_var[2]
    h = output_var[3]
    probs = output_var[4:]
    # [cx, cy, w, h] -> [y0, x0, y1, x1]
    x0 = cx - w * 0.5
    y0 = cy - h * 0.5
    x1 = cx + w * 0.5
    y1 = cy + h * 0.5
    boxes = np.stack([x0, y0, x1, y1], axis=1)
    # ensure ratio is within the valid range [0.0, 1.0]
    boxes = np.clip(boxes, 0, 1)
    # get max prob and idx
    scores = np.max(probs, 0)
    class_ids = np.argmax(probs, 0)
    result_ids = MNN.expr.nms(boxes, scores, 100, 0.45, 0.25)
    print(result_ids.shape)
    # nms result box, score, ids
    result_boxes = boxes[result_ids]
    result_scores = scores[result_ids]
    result_class_ids = class_ids[result_ids]
    for i in range(len(result_boxes)):
        x0, y0, x1, y1 = result_boxes[i].read_as_tuple()
        y0 = int(y0 * scale)
        y1 = int(y1 * scale)
        x0 = int(x0 * scale)
        x1 = int(x1 * scale)
        # clamp to the original image size to handle cases where padding was applied
        x1 = min(iw, x1)
        y1 = min(ih, y1)
        print(result_class_ids[i])
        cv2.rectangle(original_image, (x0, y0), (x1, y1), (0, 0, 255), 2)
    cv2.imwrite("res.jpg", original_image)


if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("--model", type=str, required=True, help="the yolo11 model path")
    parser.add_argument("--img", type=str, required=True, help="the input image path")
    parser.add_argument("--precision", type=str, default="normal", help="inference precision: normal, low, high, lowBF")
    parser.add_argument(
        "--backend",
        type=str,
        default="CPU",
        help="inference backend: CPU, OPENCL, OPENGL, NN, VULKAN, METAL, TRT, CUDA, HIAI",
    )
    parser.add_argument("--thread", type=int, default=4, help="inference using thread: int")
    args = parser.parse_args()
    inference(args.model, args.img, args.precision, args.backend, args.thread)

#include <stdio.h>
#include <MNN/ImageProcess.hpp>
#include <MNN/expr/Module.hpp>
#include <MNN/expr/Executor.hpp>
#include <MNN/expr/ExprCreator.hpp>
#include <MNN/expr/Executor.hpp>

#include <cv/cv.hpp>

using namespace MNN;
using namespace MNN::Express;
using namespace MNN::CV;

int main(int argc, const char* argv[]) {
    if (argc < 3) {
        MNN_PRINT("Usage: ./yolo11_demo.out model.mnn input.jpg [forwardType] [precision] [thread]\n");
        return 0;
    }
    int thread = 4;
    int precision = 0;
    int forwardType = MNN_FORWARD_CPU;
    if (argc >= 4) {
        forwardType = atoi(argv[3]);
    }
    if (argc >= 5) {
        precision = atoi(argv[4]);
    }
    if (argc >= 6) {
        thread = atoi(argv[5]);
    }
    MNN::ScheduleConfig sConfig;
    sConfig.type = static_cast<MNNForwardType>(forwardType);
    sConfig.numThread = thread;
    BackendConfig bConfig;
    bConfig.precision = static_cast<BackendConfig::PrecisionMode>(precision);
    sConfig.backendConfig = &bConfig;
    std::shared_ptr<Executor::RuntimeManager> rtmgr = std::shared_ptr<Executor::RuntimeManager>(Executor::RuntimeManager::createRuntimeManager(sConfig));
    if(rtmgr == nullptr) {
        MNN_ERROR("Empty RuntimeManger\n");
        return 0;
    }
    rtmgr->setCache(".cachefile");

    std::shared_ptr<Module> net(Module::load(std::vector<std::string>{}, std::vector<std::string>{}, argv[1], rtmgr));
    auto original_image = imread(argv[2]);
    auto dims = original_image->getInfo()->dim;
    int ih = dims[0];
    int iw = dims[1];
    int len = ih > iw ? ih : iw;
    float scale = len / 640.0;
    std::vector<int> padvals { 0, len - ih, 0, len - iw, 0, 0 };
    auto pads = _Const(static_cast<void*>(padvals.data()), {3, 2}, NCHW, halide_type_of<int>());
    auto image = _Pad(original_image, pads, CONSTANT);
    image = resize(image, Size(640, 640), 0, 0, INTER_LINEAR, -1, {0., 0., 0.}, {1./255., 1./255., 1./255.});
    image = cvtColor(image, COLOR_BGR2RGB);
    auto input = _Unsqueeze(image, {0});
    input = _Convert(input, NC4HW4);
    auto outputs = net->onForward({input});
    auto output = _Convert(outputs[0], NCHW);
    output = _Squeeze(output);
    // output shape: [84, 8400]; 84 means: [cx, cy, w, h, prob * 80]
    auto cx = _Gather(output, _Scalar<int>(0));
    auto cy = _Gather(output, _Scalar<int>(1));
    auto w = _Gather(output, _Scalar<int>(2));
    auto h = _Gather(output, _Scalar<int>(3));
    std::vector<int> startvals { 4, 0 };
    auto start = _Const(static_cast<void*>(startvals.data()), {2}, NCHW, halide_type_of<int>());
    std::vector<int> sizevals { -1, -1 };
    auto size = _Const(static_cast<void*>(sizevals.data()), {2}, NCHW, halide_type_of<int>());
    auto probs = _Slice(output, start, size);
    // [cx, cy, w, h] -> [y0, x0, y1, x1]
    auto x0 = cx - w * _Const(0.5);
    auto y0 = cy - h * _Const(0.5);
    auto x1 = cx + w * _Const(0.5);
    auto y1 = cy + h * _Const(0.5);
    auto boxes = _Stack({x0, y0, x1, y1}, 1);
    // ensure ratio is within the valid range [0.0, 1.0]
    boxes = _Maximum(boxes, _Scalar<float>(0.0f));
    boxes = _Minimum(boxes, _Scalar<float>(1.0f));
    auto scores = _ReduceMax(probs, {0});
    auto ids = _ArgMax(probs, 0);
    auto result_ids = _Nms(boxes, scores, 100, 0.45, 0.25);
    auto result_ptr = result_ids->readMap<int>();
    auto box_ptr = boxes->readMap<float>();
    auto ids_ptr = ids->readMap<int>();
    auto score_ptr = scores->readMap<float>();
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        auto idx = result_ptr[i];
        if (idx < 0) break;
        auto x0 = box_ptr[idx * 4 + 0] * scale;
        auto y0 = box_ptr[idx * 4 + 1] * scale;
        auto x1 = box_ptr[idx * 4 + 2] * scale;
        auto y1 = box_ptr[idx * 4 + 3] * scale;
        // clamp to the original image size to handle cases where padding was applied
        x1 = std::min(static_cast<float>(iw), x1);
        y1 = std::min(static_cast<float>(ih), y1);
        auto class_idx = ids_ptr[idx];
        auto score = score_ptr[idx];
        rectangle(original_image, {x0, y0}, {x1, y1}, {0, 0, 255}, 2);
    }
    if (imwrite("res.jpg", original_image)) {
        MNN_PRINT("result image write to `res.jpg`.\n");
    }
    rtmgr->updateCache();
    return 0;
}

Résumé

Dans ce guide, nous présentons comment exporter le modèle Ultralytics YOLO11 vers MNN et utiliser MNN pour l'inférence. Le format MNN offre d'excellentes performances pour les applications edge AI, ce qui le rend idéal pour le déploiement de modèles de vision par ordinateur sur des appareils aux ressources limitées.

Pour plus d'informations sur l'utilisation, veuillez consulter la documentation MNN.

FAQ

Comment exporter les modèles Ultralytics YOLO11 au format MNN ?

Pour exporter votre modèle Ultralytics YOLO11 au format MNN, suivez ces étapes :

Exporter

from ultralytics import YOLO

# Load the YOLO11 model
model = YOLO("yolo11n.pt")

# Export to MNN format
model.export(format="mnn")  # creates 'yolo11n.mnn' with fp32 weight
model.export(format="mnn", half=True)  # creates 'yolo11n.mnn' with fp16 weight
model.export(format="mnn", int8=True)  # creates 'yolo11n.mnn' with int8 weight

yolo export model=yolo11n.pt format=mnn           # creates 'yolo11n.mnn' with fp32 weight
yolo export model=yolo11n.pt format=mnn half=True # creates 'yolo11n.mnn' with fp16 weight
yolo export model=yolo11n.pt format=mnn int8=True # creates 'yolo11n.mnn' with int8 weight

Pour des options d'exportation détaillées, consultez la page Exportation dans la documentation.

Comment faire des prédictions avec un modèle YOLO11 MNN exporté ?

Pour prédire avec un modèle YOLO11 MNN exporté, utilisez le predict fonction de la classe YOLO.

Prédire

from ultralytics import YOLO

# Load the YOLO11 MNN model
model = YOLO("yolo11n.mnn")

# Export to MNN format
results = model("https://ultralytics.com/images/bus.jpg")  # predict with `fp32`
results = model("https://ultralytics.com/images/bus.jpg", half=True)  # predict with `fp16` if device support

for result in results:
    result.show()  # display to screen
    result.save(filename="result.jpg")  # save to disk

yolo predict model='yolo11n.mnn' source='https://ultralytics.com/images/bus.jpg'             # predict with `fp32`
yolo predict model='yolo11n.mnn' source='https://ultralytics.com/images/bus.jpg' --half=True # predict with `fp16` if device support

Quelles plateformes sont prises en charge pour MNN ?

MNN est polyvalent et prend en charge diverses plateformes :

  • Mobile: Android, iOS, Harmony.
  • Systèmes embarqués et appareils IoT : Appareils tels que Raspberry Pi et NVIDIA Jetson.
  • Ordinateurs de bureau et serveurs : Linux, Windows et macOS.

Comment puis-je déployer des modèles Ultralytics YOLO11 MNN sur des appareils mobiles ?

Pour déployer vos modèles YOLO11 sur des appareils mobiles :

  1. Compilation pour Android : Suivez le guide MNN Android.
  2. Compilation pour iOS : Suivez le guide MNN iOS.
  3. Compilation pour Harmony : Suivez le guide MNN Harmony.


📅 Créé il y a 10 mois ✏️ Mis à jour il y a 5 mois
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