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Esportazione MNN per modelli YOLO11 e distribuzione

MNN

Architettura MNN

MNN è un framework di deep learning altamente efficiente e leggero. Supporta l'inferenza e l'addestramento di modelli di deep learning e offre prestazioni leader del settore per l'inferenza e l'addestramento on-device. Attualmente, MNN è stato integrato in più di 30 app di Alibaba Inc, come Taobao, Tmall, Youku, DingTalk, Xianyu, ecc., coprendo più di 70 scenari d'uso come live broadcast, acquisizione di brevi video, raccomandazione di ricerca, ricerca di prodotti tramite immagini, marketing interattivo, distribuzione di equity, controllo dei rischi per la sicurezza. Inoltre, MNN viene utilizzato anche su dispositivi embedded, come l'IoT.

Esporta in MNN: Conversione del tuo modello YOLO11

È possibile espandere la compatibilità del modello e la flessibilità di implementazione convertendo i modelli Ultralytics YOLO in formato MNN. Questa conversione ottimizza i tuoi modelli per ambienti mobili e embedded, garantendo prestazioni efficienti su dispositivi con risorse limitate.

Installazione

Per installare i pacchetti richiesti, esegui:

Installazione

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

Utilizzo

Tutti i modelli Ultralytics YOLO11 sono progettati per supportare l'export out-of-the-box, rendendo facile la loro integrazione nel tuo flusso di lavoro di deployment preferito. Puoi visualizzare l'elenco completo dei formati di export supportati e le opzioni di configurazione per scegliere la configurazione migliore per la tua applicazione.

Utilizzo

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'

Argomenti di esportazione

Argomento Tipo Predefinito Descrizione
format str 'mnn' Formato di destinazione per il modello esportato, che definisce la compatibilità con vari ambienti di distribuzione.
imgsz int oppure tuple 640 Dimensione dell'immagine desiderata per l'input del modello. Può essere un numero intero per immagini quadrate o una tupla (height, width) per dimensioni specifiche.
half bool False Abilita la quantizzazione FP16 (mezza precisione), riducendo le dimensioni del modello e potenzialmente accelerando l'inferenza su hardware supportato.
int8 bool False Attiva la quantizzazione INT8, comprimendo ulteriormente il modello e accelerando l'inferenza con una perdita di accuratezza minima, principalmente per i dispositivi edge.
batch int 1 Specifica la dimensione del batch di inferenza del modello di esportazione o il numero massimo di immagini che il modello esportato elaborerà contemporaneamente in modalità predict .
device str None Specifica il dispositivo per l'esportazione: GPU (device=0), CPU (device=cpu), MPS per Apple silicon (device=mps).

Per maggiori dettagli sul processo di esportazione, visita la pagina della documentazione di Ultralytics sull'esportazione.

Inferenza Solo MNN

È implementata una funzione che si basa esclusivamente su MNN per l'inferenza e la preelaborazione di YOLO11, fornendo versioni sia Python che C++ per una facile implementazione in qualsiasi scenario.

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;
}

Riepilogo

In questa guida, introduciamo come esportare il modello Ultralytics YOLO11 in MNN e come utilizzare MNN per l'inferenza. Il formato MNN offre prestazioni eccellenti per le applicazioni di edge AI, rendendolo ideale per la distribuzione di modelli di computer vision su dispositivi con risorse limitate.

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo, consultare la documentazione MNN.

FAQ

Come posso esportare i modelli Ultralytics YOLO11 in formato MNN?

Per esportare il tuo modello Ultralytics YOLO11 in formato MNN, segui questi passaggi:

Esportazione

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

Per opzioni di esportazione dettagliate, consulta la pagina Esportazione nella documentazione.

Come posso fare previsioni con un modello YOLO11 MNN esportato?

Per eseguire la prediction con un modello YOLO11 MNN esportato, utilizzare predict funzione dalla classe YOLO.

Predizione

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

Quali piattaforme sono supportate per MNN?

MNN è versatile e supporta varie piattaforme:

  • Mobile: Android, iOS, Harmony.
  • Sistemi Embedded e dispositivi IoT: Dispositivi come Raspberry Pi e NVIDIA Jetson.
  • Desktop e server: Linux, Windows e macOS.

Come posso distribuire i modelli Ultralytics YOLO11 MNN su dispositivi mobili?

Per distribuire i tuoi modelli YOLO11 su dispositivi mobili:

  1. Compilazione per Android: Segui la guida MNN Android.
  2. Compilazione per iOS: Segui la guida MNN iOS.
  3. Compilazione per Harmony: Segui la guida MNN Harmony.


📅 Creato 10 mesi fa ✏️ Aggiornato 4 mesi fa
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