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https://github.com/Lam1360/YOLOv3-model-pruning
在 oxford hand 数据集上对 YOLOv3 做模型剪枝（network slimming）
https://github.com/Lam1360/YOLOv3-model-pruning
channel-pruning hand-detection model-pruning object-detection yolov3
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在 oxford hand 数据集上对 YOLOv3 做模型剪枝（network slimming）
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/Lam1360/YOLOv3-model-pruning
- Owner: Lam1360
- License: mit
- Created: 2019-06-28T14:20:26.000Z (over 5 years ago)
- Default Branch: master
- Last Pushed: 2022-09-26T19:23:44.000Z (over 2 years ago)
- Last Synced: 2024-08-01T03:43:32.594Z (7 months ago)
- Topics: channel-pruning, hand-detection, model-pruning, object-detection, yolov3
- Language: Python
- Homepage:
- Size: 78.1 KB
- Stars: 1,667
- Watchers: 42
- Forks: 431
- Open Issues: 81
-
Metadata Files:
- Readme: README.md
- License: LICENSE
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README
# YOLOv3-model-pruning
用 YOLOv3 模型在一个开源的人手检测数据集 [oxford hand](http://www.robots.ox.ac.uk/~vgg/data/hands/) 上做人手检测，并在此基础上做模型剪枝。对于该数据集，对 YOLOv3 进行 channel pruning 之后，模型的参数量、模型大小减少 80% ，FLOPs 降低 70%，前向推断的速度可以达到原来的 200%，同时可以保持 mAP 基本不变。
## 环境
Python3.6, Pytorch 1.0及以上
YOLOv3 的实现参考了 eriklindernoren 的 [PyTorch-YOLOv3](https://github.com/eriklindernoren/PyTorch-YOLOv3) ，因此代码的依赖环境也可以参考其 repo
## 数据集准备
1. 下载[数据集](http://www.robots.ox.ac.uk/~vgg/data/hands/downloads/hand_dataset.tar.gz)，得到压缩文件
2. 将压缩文件解压到 data 目录，得到 hand_dataset 文件夹
3. 在 data 目录下执行 converter.py，生成 images、labels 文件夹和 train.txt、valid.txt 文件。训练集中一共有 4807 张图
片，测试集中一共有 821 张图片
## 正常训练（Baseline）
```bash
python train.py --model_def config/yolov3-hand.cfg
```
## 剪枝算法介绍
本代码基于论文 [Learning Efficient Convolutional Networks Through Network Slimming (ICCV 2017)](http://openaccess.thecvf.com/content_iccv_2017/html/Liu_Learning_Efficient_Convolutional_ICCV_2017_paper.html) 进行改进实现的 channel pruning算法，类似的代码实现还有这个 [yolov3-network-slimming](https://github.com/talebolano/yolov3-network-slimming)。原始论文中的算法是针对分类模型的，基于 BN 层的 gamma 系数进行剪枝的。
### 剪枝算法的大概步骤
以下只是算法的大概步骤，具体实现过程中还要做 s 参数的尝试或者需要进行迭代式剪枝等。
1. 进行稀疏化训练
```bash
python train.py --model_def config/yolov3-hand.cfg -sr --s 0.01
```
2. 基于 test_prune.py 文件进行剪枝，得到剪枝后的模型
3. 对剪枝后的模型进行微调
```bash
python train.py --model_def config/prune_yolov3-hand.cfg -pre checkpoints/prune_yolov3_ckpt.pth
```
### 剪枝前后的对比
1. 下图为对部分卷积层进行剪枝前后通道数的变化：
> 部分卷积层的通道数大幅度减少
2. 剪枝前后指标对比：
| | 参数数量 | 模型体积 |Flops | 前向推断耗时（2070 TI） | mAP |
| :------------: | :------:| :-----: | :---: | :-------------------: | :----: |
| Baseline (416) | 61.5M | 246.4MB |32.8B | 15.0 ms | 0.7692 |
| Prune (416) | 10.9M | 43.6MB | 9.6B | 7.7 ms | 0.7722 |
| Finetune (416) | 同上 | 同上 | 同上 | 同上 | 0.7750 |
> 加入稀疏正则项之后，mAP 反而更高了（在实验过程中发现，其实 mAP上下波动 0.02 是正常现象），因此可以认为稀疏训练得到的 mAP 与正常训练几乎一致。将 prune 后得到的模型进行 finetune 并没有明显的提升，因此剪枝三步可以直接简化成两步。剪枝前后模型的参数量、模型大小降为原来的 1/6 ，FLOPs 降为原来的 1/3，前向推断的速度可以达到原来的 2 倍，同时可以保持 mAP 基本不变。*需要明确的是，上面表格中剪枝的效果是只是针对该数据集的，不一定能保证在其他数据集上也有同样的效果*
3. 剪枝后模型的测试：
Prune 模型的权重已放在百度网盘上 （[提取码: gnzx](https://pan.baidu.com/s/13Ycj7JccBHWYF590bgFRxQ)），可以通过执行以下代码进行测试：
```bash
python test.py --model_def config/prune_yolov3-hand.cfg --weights_path weights/prune_yolov3_ckpt.pth --data_config config/oxfordhand.data --class_path data/oxfordhand.names --conf_thres 0.01
```