【X3 input_layout_rt】地平线X3开发板 模型转换期间config.yaml文件中的input_layout_rt踩坑记录

仅以此文感谢师弟 闪电侠的右手，并记录bug调试过程。

1 问题描述

之前有写过文章：将pytorch生成的onnx模型转换成.bin模型，其中，在获取.bin模型时，把yaml文件中input_parameters:下的input_layout_rt参数设置为NCHW，因为在注释指导中说NHWC与NCHW都可以，但经验证发现，这儿只能是NHWC！

5分类任务，rgb图片输入，pytorch训练，板子部署亦采用rgb作为颜色空间，layout均设置为NCHW，模型转换后，在docker中验证quantized_model.onnx模型，精度正常，但上板运行.bin模型，准确率极低。

2 问题分析

在转换成onnx模型之后，hb_mapper makertbin会自动执行optimize和quantize的操作，最后生成可以运行在开发板上的的.bin异构模型。
对于hb_mapper makertbin生成.bin模型期间的中间产物：optimized_float_model.onnx和quantized_model.onnx，不需要在图片preprocessing的时候写normalize(减均值、除方差==乘scale)了，经过确认，hb_mapper makertbin会在输入层创建一个normalization层(因为在yaml文件中添加了norm_type、mean_value、scale_value三个参数)，保存到model.onnx文件中。

注意： 生成的model.onnx文件，输入数据范围是0~255。

了解到这些点，推测不是代码前后处理的问题。

那要么是网络模型本身有问题(见第4节)，要么是模型转换的工具链出了问题(见第5节)。

此时 大佬勇哥 建议我用hb_model_verifier工具验证一下 quanti onnx 和 bin模型的一致性对齐，先去验证一下。

3 hb_model_verifier验证 quanti onnx 和 bin模型 的一致性

运行时，开发机和开发板用网线连接，且处于同一网段内。

对于单模型输入，参照 hb_mapper_tools_guide 中 hb_model_verifier 工具使用方式，在docker中运行如下命令：

在运行过程中，出现以下产物：

最后提示的错误为：error arm result does not exist, program halted

是什么原因导致没有找到板端结果文件？无法验证模型一致性的问题。

回答：原因是实验室的开发机使用docker后，无法ping通开发板。

4 网络模型本身有问题？

怀疑是resnet的relu出了问题，因为量化时relu的正方向的最大值是没有限制的，量化可能会有溢出，所以考虑用带relu6的mobilenetv2网络重新训练。

重新部署后问题依旧存在。

5 模型转换工具链使用的问题？

问题锁定到工具链上，有一个位置让我和师弟都非常困惑，明明设置所有涉及到NCHW/NHWC的地方，都设置为NCHW，为什么还会显示compile出来的网络是NHWC的？

config.yaml文件中compiler_parameters并没有列出input-layout设置情况，但是这里却打印出来了，那我手动指定成NCHW是不是可以解决这个问题?
结果非常的显而易见，报错了。

那与bin的input-layout直接相关的参数有什么？查看了整个config文件以及user guide，发现只有一个config.yaml中的input_parameters的input_layout_rt。

在指导手册horizon_ai_toolchain_user_guide/chapter_3_model_conversion.html#model-conversion中，很清晰的描述了input_layout_rt的含义。

而且写了X/J3平台建议使用NHWC格式！虽然我还是头铁。

问题大概知道了，直接将config文件的input_layout_rt改为NHWC，重新编译，执行，bug解决！

6 思考与建议

• 地平线的onnx的优化很有趣，其他的推理引擎比如针对arm的tengine并不会把normalize直接写入到模型的层中，猜测是因为BPU可以对这部分进行优化，而其他的推理引擎这里可能使用的是CPU执行的。

• float的onnx和优化后的onnx是NCHW的，而量化后的onnx的输入layout和bin的输入layout是NHWC的。bin中使用NHWC，可能是为了加快效率，因为opencv读入的shape就是channel last的，这样就不需要用cpu单独执行一次transpose操作了。

• 对于新版工具链yaml配置文件参数详解一文中提到的input_type_layout参数，指出如果我们把input_layout_rt参数设置为NCHW，会因为自动插入transpose节点而耗时，实测时，发现所谓的自动插入transpose节点并没有起到该有的作用，bin模型的准确率骤降！不论板端运行时，是否自己进行transpose变换，预测结果都是错的，因为input_layout_rt参数设置为NCHW时，编译出来的模型是有问题的或者是编译期间的代码逻辑有点问题！(猜测)
  只有把input_layout_rt参数设置为NHWC时，编译出来的.bin模型才正常，此时不论在板端传入.bin模型的数据是NCHW还是NHWC，都能正确预测。
  故此处不如直接把input_layout_rt参数作为非选择性参数，告诉开发者们这儿是NHWC更好。

7 附上一些很好的踩坑文章

• 深入理解浮点转换工具链 yaml 配置文件及其踩坑点
• 新版工具链yaml配置文件参数详解