自定义算子开发

地瓜机器人 2022-04-07 2804

描述

地平线工具链中已经支持了丰富的算子，在大多数情况下，您的模型应该可以通过使用hb_mapper工具完成转换并顺利部署到地平线芯片上。少部分算子不支持情况下，我们建议您先尝试下替换算子的可能性，这样有利于将地平线芯片能力充分发挥出来。

自定义算子目前只提供CPU算子开发能力，可自定义onnx算子以及caffe算子。一个完整的自定义算子应用过程包括注册算子、算子实现、含自定义算子模型转换和运行含自定义op模型四个阶段。

1 自定义onnx算子

1.1 将含有自定义算子的pytorch模型导出ONNX

使用torch.onnx.register_custom_op_symbolic注册自定义算子，再导出onnx模型。有以下几处配置参数需要注意：

1. register_custom_op_symbolic函数的第一个参数'::adaptive_avg_pool2d'为pytorch对应操作符名称，若填写错误，则会导致自定义算子注册失败

2. 操作域必须设置为horizon.custom，算子类型为PyOp

3. class_name_s需要与算子实现文件中的类名相对应

4. module_s与算子实现文件名相同，若算子实现文件在当前目录的子目录（custom_op）中，要将相对路径包含进去："custom_op/sample_custom"

5. 必须指定input_types_i、output_types_i、output_shape_s三个参数

6. 注意指定opset_version为10或11

参考代码：

import torch

from horizon_nn.horizon_onnx.onnx_pb import TensorProto

from torch.onnx.utils import register_custom_op_symbolic

#prepare your model and input_data

def horizon_pool(g, input, output_size):

return g.op(

'horizon.custom::PyOp', #required, ! must be 'horizon.custom' domain !

input,

class_name_s="GlobalAveragePool", #required ! must match the class def name in sample_custom python file !

compute_s="compute", #optional, 'compute' by default

module_s="sample_custom", #required ! must match the file name of the "op_register_files" !

input_types_i=[TensorProto.FLOAT], #required

output_types_i=[TensorProto.FLOAT], #required

output_shape_s=["1, 1024, 1, 1"]) #required

register_custom_op_symbolic('::adaptive_avg_pool2d',

horizon_pool,

opset_version=11)

torch.onnx.export(model, input_data, "custom_op.onnx", opset_version=11)

1.2 算子实现

对应上一节注册自定义算子时配置的算子实现文件（class_name需要保持一致）。

#sample_custom.py

import numpy as np

from horizon_nn.custom import op_implement_register

@op_implement_register("CustomIdentity")

class CustomIdentity(object):

def __init__(self, kernel_size, threshold):

self._kernel_size = kernel_size

self._default_threshold = threshold

def compute(self, X):

return X

@op_implement_register("GlobalAveragePool")

class GlobalAveragePool(object):

def __init__(self):

pass

def compute(self, X):

return np.nanmean(X, axis=(2, 3)).reshape(-1, 1024, 1, 1)

2 自定义caffe算子

2.1 修改prototxt

在原始模型文件中，将自定义算子对应的类型标记为"Custom" ，并设置custom_param。params 是算子的传入参数，指定方式为‘param_name’：param_value，多个参数之间使用 \n 分隔。

layer {

name: "hr_op"

type: "Custom"

bottom: "res3d_in"

top: "res3d"

custom_param {

kind: "CustomIdentity"

shape {

dim: 1

dim: 512

dim: 28

}

params: "'kernel_size': 10 \n'threshold': 0.5"

}

2.2 算子实现

相比于onnx模型，caffe模型的自定义算子实现还需要提供该算子的输出尺寸。

#sample_custom.py

from horizon_nn.custom.op_registration import op_implement_register, op_shape_infer_register

@op_implement_register("CustomIdentity")

class CustomIdentity(object):

def __init__(self, kernel_size, threshold):

self._kernel_size = kernel_size

self._default_threshold = threshold

def compute(self, X):

return X

@op_shape_infer_register("CustomIdentity")

def infer_shape(inputs_shape):

"""Infer the output shapes of the custom operator.

Arguments:

input_shapes: A list of input shapes.

Returns:

Return a list of custom operator's output shapes.

"""

outputs_shape = inputs_shape

return outputs_shape

3 含自定义算子的模型转换

在模型转换配置文件中，添加自定义算子相关参数，示例如下：

custom_op_method：固定使用 register；

op_register_files：自定义算子计算的实现文件，如果有多份实现，使用 ‘;’ 将各个文件分开即可。

4 含自定义算子的模型推理

想将包含自定算子的.bin模型顺利部署到开发板上，还需要提供自定义算子的C++代码实现。您可以使用下文提供的模板进行修改：

头文件：

// custom_identity.h

#ifndef ADVANCED_SAMPLES_CUSTOM_IDENTITY_H_

#define ADVANCED_SAMPLES_CUSTOM_IDENTITY_H_

#include

#include "dnn/hb_dnn.h"

#include "dnn/plugin/hb_dnn_layer.h"

#include "dnn/plugin/hb_dnn_ndarray.h"

namespace hobot {

namespace dnn {

Layer *CustomIdentity_layer_creator();

class CustomIdentity : public Layer {

public:

CustomIdentity() = default;

~CustomIdentity() override = default;

public:

int32_t Init(const Attribute &attributes) override;

int32_t Forward(const std::vector &bottomBlobs,

std::vector &topBlobs,

const hbDNNInferCtrlParam *inferCtrlParam) override;

std::string GetType() const override { return "CustomIdentity"; }

private:

std::string module_;

};

} // namespace dnn

} // namespace hobot

#endif

cpp文件：

// custom_identity.cpp

#include "custom_identity.h"

namespace hobot {

namespace dnn {

Layer *CustomIdentity_layer_creator() { return new CustomIdentity; }

int32_t CustomIdentity::Init(const Attribute &attributes) {

// unused attribute, just demonstrating

attributes.GetAttributeValue(&module_, "module");

return 0;

}

int32_t CustomIdentity::Forward(const std::vector &bottomBlobs,

std::vector &topBlobs,

const hbDNNInferCtrlParam *inferCtrlParam) {

const NDArray *input = bottomBlobs[0];

NDArray *out = topBlobs[0];

const auto *input_data = input->Dptr();

auto *out_data = out->Dptr();

uint32_t size = input->Size();

for (uint32_t i = 0U; i < size; i++) {

out_data[i] = input_data[i];

}

return 0;

}

} // namespace dnn

} // namespace hobot

将以上两个文件放在当前工程目录下之后，编写infer代码时仅需要在加载模型之前增加对算子的注册即可，注册可参考以下代码：

//infer.cpp

#include "custom_identity.h"

// register custom layer

hbDNNRegisterLayerCreator("CustomIdentity",

hobot::dnn::CustomIdentity_layer_creator)

本文转载自地平线开发者社区：https://developer.horizon.ai
原作者：颜值即正义
原文链接：https://developer.horizon.ai/forumDetail/71036525692881018

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