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基础教程

本文档提供 MMPose 的基础使用教程。请先参阅 安装指南,进行 MMPose 的安装。

使用预训练模型进行推理

MMPose 提供了一些测试脚本用于测试数据集上的指标(如 COCO, MPII 等), 并提供了一些高级 API,使您可以轻松使用 MMPose。

测试某个数据集

  • [x] 单 GPU 测试

  • [x] CPU 测试

  • [x] 单节点多 GPU 测试

  • [x] 多节点测试

用户可使用以下命令测试数据集

# 单 GPU 测试
python tools/test.py ${CONFIG_FILE} ${CHECKPOINT_FILE} [--out ${RESULT_FILE}] [--fuse-conv-bn] \
    [--eval ${EVAL_METRICS}] [--gpu_collect] [--tmpdir ${TMPDIR}] [--cfg-options ${CFG_OPTIONS}] \
    [--launcher ${JOB_LAUNCHER}] [--local_rank ${LOCAL_RANK}]

# CPU 测试:禁用 GPU 并运行测试脚本
export CUDA_VISIBLE_DEVICES=-1
python tools/test.py ${CONFIG_FILE} ${CHECKPOINT_FILE} [--out ${RESULT_FILE}] \
    [--eval ${EVAL_METRICS}]

# 多 GPU 测试
./tools/dist_test.sh ${CONFIG_FILE} ${CHECKPOINT_FILE} ${GPU_NUM} [--out ${RESULT_FILE}] [--eval ${EVAL_METRICS}] \
    [--gpu-collect] [--tmpdir ${TMPDIR}] [--options ${OPTIONS}] [--average-clips ${AVG_TYPE}] \
    [--launcher ${JOB_LAUNCHER}] [--local_rank ${LOCAL_RANK}]

此处的 CHECKPOINT_FILE 可以是本地的模型权重文件的路径,也可以是模型的下载链接。

可选参数:

  • RESULT_FILE:输出结果文件名。如果没有被指定,则不会保存测试结果。

  • --fuse-conv-bn: 是否融合 BN 和 Conv 层。该操作会略微提升模型推理速度。

  • EVAL_METRICS:测试指标。其可选值与对应数据集相关,如 mAP,适用于 COCO 等数据集,PCK AUC EPE 适用于 OneHand10K 等数据集等。

  • --gpu-collect:如果被指定,姿态估计结果将会通过 GPU 通信进行收集。否则,它将被存储到不同 GPU 上的 TMPDIR 文件夹中,并在 rank 0 的进程中被收集。

  • TMPDIR:用于存储不同进程收集的结果文件的临时文件夹。该变量仅当 --gpu-collect 没有被指定时有效。

  • CFG_OPTIONS:覆盖配置文件中的一些实验设置。比如,可以设置’–cfg-options model.backbone.depth=18 model.backbone.with_cp=True’,在线修改配置文件内容。

  • JOB_LAUNCHER:分布式任务初始化启动器选项。可选值有 nonepytorchslurmmpi。特别地,如果被设置为 none, 则会以非分布式模式进行测试。

  • LOCAL_RANK:本地 rank 的 ID。如果没有被指定,则会被设置为 0。

例子:

假定用户将下载的模型权重文件放置在 checkpoints/ 目录下。

  1. 在 COCO 数据集下测试 ResNet50(不存储测试结果为文件),并验证 mAP 指标

    ./tools/dist_test.sh configs/body/2d_kpt_sview_rgb_img/topdown_heatmap/coco/res50_coco_256x192.py \
        checkpoints/SOME_CHECKPOINT.pth 1 \
        --eval mAP
    
  2. 使用 8 块 GPU 在 COCO 数据集下测试 ResNet。在线下载模型权重,并验证 mAP 指标。

    ./tools/dist_test.sh configs/body/2d_kpt_sview_rgb_img/topdown_heatmap/coco/res50_coco_256x192.py \
        https://download.openmmlab.com/mmpose/top_down/resnet/res50_coco_256x192-ec54d7f3_20200709.pth 8 \
        --eval mAP
    
  3. 在 slurm 分布式环境中测试 ResNet50 在 COCO 数据集下的 mAP 指标

    ./tools/slurm_test.sh slurm_partition test_job \
        configs/body/2d_kpt_sview_rgb_img/topdown_heatmap/coco/res50_coco_256x192.py \
        checkpoints/SOME_CHECKPOINT.pth \
        --eval mAP
    

运行演示

我们提供了丰富的脚本,方便大家快速运行演示。 下面是 多人人体姿态估计 的演示示例,此处我们使用了人工标注的人体框作为输入。

python demo/top_down_img_demo.py \
    ${MMPOSE_CONFIG_FILE} ${MMPOSE_CHECKPOINT_FILE} \
    --img-root ${IMG_ROOT} --json-file ${JSON_FILE} \
    --out-img-root ${OUTPUT_DIR} \
    [--show --device ${GPU_ID}] \
    [--kpt-thr ${KPT_SCORE_THR}]

例子:

python demo/top_down_img_demo.py \
    configs/body/2d_kpt_sview_rgb_img/topdown_heatmap/coco/hrnet_w48_coco_256x192.py \
    https://download.openmmlab.com/mmpose/top_down/hrnet/hrnet_w48_coco_256x192-b9e0b3ab_20200708.pth \
    --img-root tests/data/coco/ --json-file tests/data/coco/test_coco.json \
    --out-img-root vis_results

更多实例和细节可以查看 demo文件夹demo文档

如何训练模型

MMPose 使用 MMDistributedDataParallel 进行分布式训练,使用 MMDataParallel 进行非分布式训练。

对于单机多卡与多台机器的情况,MMPose 使用分布式训练。假设服务器有 8 块 GPU,则会启动 8 个进程,并且每台 GPU 对应一个进程。

每个进程拥有一个独立的模型,以及对应的数据加载器和优化器。 模型参数同步只发生于最开始。之后,每经过一次前向与后向计算,所有 GPU 中梯度都执行一次 allreduce 操作,而后优化器将更新模型参数。 由于梯度执行了 allreduce 操作,因此不同 GPU 中模型参数将保持一致。

训练配置

所有的输出(日志文件和模型权重文件)会被将保存到工作目录下。工作目录通过配置文件中的参数 work_dir 指定。

默认情况下,MMPose 在每轮训练轮后会在验证集上评估模型,可以通过在训练配置中修改 interval 参数来更改评估间隔

evaluation = dict(interval=5)  # 每 5 轮训练进行一次模型评估

根据 Linear Scaling Rule,当 GPU 数量或每个 GPU 上的视频批大小改变时,用户可根据批大小按比例地调整学习率,如,当 4 GPUs x 2 video/gpu 时,lr=0.01;当 16 GPUs x 4 video/gpu 时,lr=0.08。

使用单个 GPU 训练

python tools/train.py ${CONFIG_FILE} [optional arguments]

如果用户想在命令中指定工作目录,则需要增加参数 --work-dir ${YOUR_WORK_DIR}

使用 CPU 训练

使用 CPU 训练的流程和使用单 GPU 训练的流程一致,我们仅需要在训练流程开始前禁用 GPU。

export CUDA_VISIBLE_DEVICES=-1

之后运行单 GPU 训练脚本即可。

注意

我们不推荐用户使用 CPU 进行训练,这太过缓慢。我们支持这个功能是为了方便用户在没有 GPU 的机器上进行调试。

使用多个 GPU 训练

./tools/dist_train.sh ${CONFIG_FILE} ${GPU_NUM} [optional arguments]

可选参数为:

  • --work-dir ${WORK_DIR}:覆盖配置文件中指定的工作目录。

  • --resume-from ${CHECKPOINT_FILE}:从以前的模型权重文件恢复训练。

  • --no-validate: 在训练过程中,不进行验证。

  • --gpus ${GPU_NUM}:使用的 GPU 数量,仅适用于非分布式训练。

  • --gpu-ids ${GPU_IDS}:使用的 GPU ID,仅适用于非分布式训练。

  • --seed ${SEED}:设置 python,numpy 和 pytorch 里的种子 ID,已用于生成随机数。

  • --deterministic:如果被指定,程序将设置 CUDNN 后端的确定化选项。

  • --cfg-options CFG_OPTIONS:覆盖配置文件中的一些实验设置。比如,可以设置’–cfg-options model.backbone.depth=18 model.backbone.with_cp=True’,在线修改配置文件内容。

  • --launcher ${JOB_LAUNCHER}:分布式任务初始化启动器选项。可选值有 nonepytorchslurmmpi。特别地,如果被设置为 none, 则会以非分布式模式进行测试。

  • --autoscale-lr:根据 Linear Scaling Rule,当 GPU 数量或每个 GPU 上的视频批大小改变时,用户可根据批大小按比例地调整学习率。

  • LOCAL_RANK:本地 rank 的 ID。如果没有被指定,则会被设置为 0。

resume-fromload-from 的区别: resume-from 加载模型参数和优化器状态,并且保留检查点所在的训练轮数,常被用于恢复意外被中断的训练。 load-from 只加载模型参数,但训练轮数从 0 开始计数,常被用于微调模型。

这里提供一个使用 8 块 GPU 加载 ResNet50 模型权重文件的例子。

./tools/dist_train.sh configs/body/2d_kpt_sview_rgb_img/topdown_heatmap/coco/res50_coco_256x192.py 8 --resume_from work_dirs/res50_coco_256x192/latest.pth

使用多台机器训练

如果用户在 slurm 集群上运行 MMPose,可使用 slurm_train.sh 脚本。(该脚本也支持单台机器上训练)

[GPUS=${GPUS}] ./tools/slurm_train.sh ${PARTITION} ${JOB_NAME} ${CONFIG_FILE} [--work-dir ${WORK_DIR}]

这里给出一个在 slurm 集群上的 dev 分区使用 16 块 GPU 训练 ResNet50 的例子。 使用 GPUS_PER_NODE=8 参数来指定一个有 8 块 GPUS 的 slurm 集群节点,使用 CPUS_PER_TASK=2 来指定每个任务拥有2块cpu。

GPUS=16 GPUS_PER_NODE=8 CPUS_PER_TASK=2 ./tools/slurm_train.sh Test res50 configs/body/2d_kpt_sview_rgb_img/topdown_heatmap/coco/res50_coco_256x192.py work_dirs/res50_coco_256x192

用户可以查看 slurm_train.sh 文件来检查完整的参数和环境变量。

如果您想使用由 ethernet 连接起来的多台机器, 您可以使用以下命令:

# 在第一台机器上:
NNODES=2 NODE_RANK=0 PORT=$MASTER_PORT MASTER_ADDR=$MASTER_ADDR sh tools/dist_train.sh $CONFIG $GPUS

# 在第二台机器上:
NNODES=2 NODE_RANK=1 PORT=$MASTER_PORT MASTER_ADDR=$MASTER_ADDR sh tools/dist_train.sh $CONFIG $GPUS

但是,如果您不使用高速网路连接这几台机器的话,训练将会非常慢。

使用单台机器启动多个任务

如果用使用单台机器启动多个任务,如在有 8 块 GPU 的单台机器上启动 2 个需要 4 块 GPU 的训练任务,则需要为每个任务指定不同端口,以避免通信冲突。

如果用户使用 dist_train.sh 脚本启动训练任务,则可以通过以下命令指定端口

CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3 PORT=29500 ./tools/dist_train.sh ${CONFIG_FILE} 4
CUDA_VISIBLE_DEVICES=4,5,6,7 PORT=29501 ./tools/dist_train.sh ${CONFIG_FILE} 4

如果用户在 slurm 集群下启动多个训练任务,则需要修改配置文件(通常是配置文件的第 4 行)中的 dist_params 变量,以设置不同的通信端口。

config1.py 中,

dist_params = dict(backend='nccl', port=29500)

config2.py 中,

dist_params = dict(backend='nccl', port=29501)

之后便可启动两个任务,分别对应 config1.pyconfig2.py

CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3 GPUS=4 ./tools/slurm_train.sh ${PARTITION} ${JOB_NAME} config1.py [--work-dir ${WORK_DIR}]
CUDA_VISIBLE_DEVICES=4,5,6,7 GPUS=4 ./tools/slurm_train.sh ${PARTITION} ${JOB_NAME} config2.py [--work-dir ${WORK_DIR}]

基准测试

您可以使用以下脚本获得平均推理速度。请注意,它不包括 IO 时间和预处理时间。

python tools/analysis/benchmark_inference.py ${MMPOSE_CONFIG_FILE}
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