pytorch模型转onnx模型的方法详解

学习目标

1.掌握pytorch模型转换到onnx模型

2.顺利运行onnx模型

3.比对onnx模型和pytorch模型的输出结果

学习大纲

• pytorch模型转换onnx模型
• 运行onnx模型
• onnx模型输出与pytorch模型比对

学习内容

前提条件：需要安装onnx 和 onnxruntime，可以通过 pip install onnx 和 pip install onnxruntime 进行安装

1 . pytorch 转 onnx

pytorch 转 onnx 只需要一个函数 torch.onnx.export

torch.onnx.export(model, args, path, export_params, verbose, input_names, output_names, do_constant_folding, dynamic_axes, opset_version)

参数说明：

• model——需要导出的pytorch模型
• args——模型的输入参数，满足输入层的shape正确即可。
• path——输出的onnx模型的位置。例如‘yolov5.onnx’。
• export_params——输出模型是否可训练。default=True，表示导出trained model，否则untrained。
• verbose——是否打印模型转换信息。default=False。
• input_names——输入节点名称。default=None。
• output_names——输出节点名称。default=None。
• do_constant_folding——是否使用常量折叠（不了解），默认即可。default=True。
• dynamic_axes——模型的输入输出有时是可变的，如Rnn，或者输出图像的batch可变，可通过该参数设置。如输入层的shape为（b，3，h，w），batch，height，width是可变的，但是chancel是固定三通道。
  格式如下 ：
  1)仅list(int) dynamic_axes={‘input’:[0,2,3],‘output’:[0,1]}
  2)仅dict<int, string> dynamic_axes={‘input’:{0:‘batch’,2:‘height’,3:‘width’},‘output’:{0:‘batch’,1:‘c’}}
  3)mixed dynamic_axes={‘input’:{0:‘batch’,2:‘height’,3:‘width’},‘output’:[0,1]}
• opset_version——opset的版本，低版本不支持upsample等操作。

import torch
import torch.nn
import onnx

model = torch.load('best.pt')
model.eval()

input_names = ['input']
output_names = ['output']

x = torch.randn(1,3,32,32,requires_grad=True)

torch.onnx.export(model, x, 'best.onnx', input_names=input_names, output_names=output_names, verbose='True')

2 . 运行onnx模型

检查onnx模型，并使用onnxruntime运行。

import onnx
import onnxruntime as ort

model = onnx.load('best.onnx')
onnx.checker.check_model(model)

session = ort.InferenceSession('best.onnx')
x=np.random.randn(1,3,32,32).astype(np.float32)  # 注意输入type一定要np.float32!!!!!
# x= torch.randn(batch_size,chancel,h,w)


outputs = session.run(None,input = { 'input' : x })

参数说明：

• output_names: default=None
  用来指定输出哪些，以及顺序
  若为None，则按序输出所有的output，即返回[output_0,output_1]
  若为[‘output_1’,‘output_0’]，则返回[output_1,output_0]
  若为[‘output_0’]，则仅返回[output_0:tensor]
• input:dict
  可以通过session.get_inputs().name获得名称
  其中key值要求与torch.onnx.export中设定的一致

3.onnx模型输出与pytorch模型比对

import numpy as np
np.testing.assert_allclose(torch_result[0].detach().numpu(),onnx_result,rtol=0.0001)

如前所述，经验表明，ONNX 模型的运行效率明显优于原 PyTorch 模型，这似乎是源于 ONNX 模型生成过程中的优化，这也导致了模型的生成过程比较耗时，但整体效率依旧可观。

此外，根据对 ONNX 模型和 PyTorch 模型运行结果的统计分析（误差的均值和标准差），可以看出 ONNX 模型的运行结果误差很小、基本可靠。

内容参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/422290231

总结

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