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QAT模型适配CANN模型

如果用户使用TensorFlow框架的原始模型已经做了量化功能(以下简称QAT模型),但是该模型无法使用ATC工具转成适配昇腾AI处理器的离线模型,需要借助本节提供的功能,将该QAT模型适配成CANN量化模型格式。然后才能使用ATC工具,将CANN量化模型转成适配昇腾AI处理器的离线模型。

转换约束如下:

  • 当前仅支持对QAT模型中包含FakeQuantWithMinMaxVars、FakeQuantWithMinMaxVarsPerChannel(仅权重支持)两类FakeQuant层结构的模型进行适配。
  • 当前仅支持Conv2D、MatMul、DepthwiseConv2dNative、Conv2dBackpropInput、AvgPool类型层匹配fake_quant节点并进行适配,层约束请参见均匀量化

适配原理

适配原理如下图所示,蓝色部分为用户实现,灰色部分为用户调用AMCT提供的convert_qat_model接口实现,用户在TensorFlow QAT网络推理的代码中导入库,并在特定的位置调用相应API,即可实现适配功能。QAT模型当前不支持自动量化功能。详细适配样例请参见样例列表,您也可以获取命令行方式的示例,快速体验其功能。

图1 QAT模型适配Ascend模型

调用示例

本示例演示了如何将TensorFlow的QAT量化模型通过AMCT适配为CANN量化模型格式。

  • 如下示例标有“由用户补充处理”的步骤,需要用户根据自己的模型和数据集进行补充处理,示例中仅为示例代码。
  • 如下示例调用AMCT的部分,函数入参请根据实际情况进行调整。
  1. 导入AMCT包,设置日志级别。
    1
    2
    import amct_tensorflow as amct
    amct.set_logging_level(print_level='info', save_level='info')
    
  2. (可选,由用户补充处理)建议使用原始待量化的模型和测试集,在TensorFlow环境下推理,验证环境、推理脚本是否正常。

    推荐执行该步骤,以确保原始模型可以完成推理且精度正常;执行该步骤时,可以使用部分测试集,减少运行时间。

    1
    user_do_inference(ori_qat_model, test_data)
    
  3. 调用AMCT中的convert_qat_model接口,执行模型适配。
    该接口内部会将pb格式的模型解析为graph形式,完成图的预处理操作>修改解析后的图结构,插入AscendQuant、AscendDequant等算子,保存为量化模型。
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    3
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    6
    quant_model_path = './result/user_model'
    record_file = './result/record.txt'
    amct.convert_qat_model(pb_model=ori_qat_model,
    		       outputs=ori_qat_model_outputs,
    		       save_path=quant_model_path,
                           record_file=record_file)
    
  4. (可选,由用户补充处理)使用量化后模型user_model_quantized.pb和测试集,在TensorFlow的环境下推理,测试量化后的仿真模型精度。

    使用量化后仿真模型精度与2中的原始精度做对比,可以观察量化对精度的影响。

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    2
    quant_model = './results/user_model_quantized.pb'
    user_do_inference(quant_model, test_data)