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什么是 OpenVINO？

OpenVINO（Open Visual Inference and Neural Network Optimization）是由英特尔开发的工具包，旨在优化和加速在各种英特尔架构（如CPU、GPU和FPGA）上的深度学习推理，特别侧重于计算机视觉任务。该工具包支持来自流行框架（如TensorFlow和PyTorch）的模型，将它们转换为适合在英特尔硬件上部署的中间表示。

OpenVINO 的优势

OpenVINO的一个显著优势是能够显著减少推理时间。例如，一位在Kaggle比赛中获得第二名的参赛者指出，将PyTorch模型转换为OpenVINO模型可以减少约40%的推理时间。这在比赛条件要求只使用CPU且运行时间必须在120分钟以内时尤为重要。

安装指南

系统要求：

• 支持的操作系统：Windows、Linux、macOS、Raspbian OS
• 支持的硬件：英特尔CPU、集成GPU、英特尔神经计算棒2和带有Movidius VPU的英特尔视觉加速设计

安装步骤

Windows：

• 使用安装程序：
• • 从 OpenVINO工具包页面下载安装程序。
• • 运行安装程序并按照屏幕上的说明进行操作。
• • 通过运行 setupvars.bat 设置环境变量。
• 使用PyPI：

 pip install openvino

`

Linux

• 使用APT：

wget -qO- https://apt.repos.intel.com/openvino/2023.0/setup.sh | sudo bash
sudo apt install openvino-runtime-ubuntu22

• 使用Docker：

docker pull openvino/ubuntu20_runtime:2023.0
docker run -it openvino/ubuntu20_runtime:2023.0

macOS：

• 使用Homebrew：

brew install openvino

Raspbian OS：

• 请参阅具体的 Raspbian安装指南。

环境设置

1. 配置环境变量：

• • 对于Windows：

"C:\Program Files (x86)\Intel\openvino\bin\setupvars.bat"

• • 对于Linux/macOS：

source /opt/intel/openvino/bin/setupvars.sh

2. 验证安装：
   运行以下命令以检查安装：

python -c "import openvino; print(openvino.__version__)"

部署示例代码

PyTorch 模型部署：

import openvino as ov
import torch# 加载PyTorch模型
model = torch.hub.load("pytorch/vision", "shufflenet_v2_x1_0", weights="DEFAULT")
example = torch.randn(1, 3, 224, 224)# 转换为OpenVINO模型
ov_model = ov.convert_model(model, example_input=(example,))# 编译并运行推理
core = ov.Core()
compiled_model = core.compile_model(ov_model, 'CPU')
output = compiled_model({0: example.numpy()})
print(output)

TensorFlow 模型部署：

import openvino as ov
import tensorflow as tf
import numpy as np# 加载TensorFlow模型
model = tf.keras.applications.MobileNetV2(weights='imagenet')# 转换为OpenVINO模型
ov_model = ov.convert_model(model)# 编译并运行推理
core = ov.Core()
compiled_model = core.compile_model(ov_model, 'CPU')
data = np.random.rand(1, 224, 224, 3)
output = compiled_model({0: data})
print(output)

优化和部署步骤

OpenVINO 提供了各种工具来优化模型：

• 模型优化器：转换和优化模型。
• 训练后优化工具：调整模型以获得更好的性能。
• 基准测试工具：测量推理性能。
• 有关详细步骤和高级配置，请参阅官方的 OpenVINO文档 和 GitHub 仓库。

详细部署示例

1. 准备环境

• • 安装必要的软件包：

!pip install openvino-dev[onnx]

2. 创建并保存模型

import torch
import timm
from torch.onnx import export# 从timm加载预训练模型
model = timm.create_model('resnet50', pretrained=True)
model.eval()# 为模型设置虚拟输入；这应该与模型的输入大小匹配
input_tensor = torch.randn(1, 3, 224, 224)# 导出模型
output_onnx = 'model.onnx'
export(model, input_tensor, output_onnx, opset_version=11, input_names=['input'], output_names=['output'])

3. 将模型转换为OpenVINO格式

!mo --input_model /kaggle/working/model.onnx --output_dir /kaggle/working --input_shape [1,3,224,224]

4. 定义OpenVINO对象并执行推理

from openvino.runtime import Core# 初始化推理引擎
ie = Core()# 从IR文件读取网络和相应的权重
model_path = '/kaggle/working/model.xml'  # .xml文件的路径
model = ie.read_model(model=model_path)# 为特定设备编译模型
compiled_model = ie.compile_model(model=model_path, device_name='CPU')
infer_request = compiled_model.create_infer_request()# 获取输入和输出层
input_layer = compiled_model.input(0)
output_layer = compiled_model.output(0)# 准备输入数据（例如，处理成张量的图像）
input_sample = torch.randn(1, 3, 224, 224)
# 检索第一个输入层的名称并创建字典
inputs = {input_layer.any_name: input_sample}# 执行推理
result = infer_request.infer(inputs=inputs)# 访问结果
output = result[output_layer]
# 1000类分类
print(len(output[0]))
print(output)

时间测量（可选）

测量推理时间：

import time
import numpy as nptimes = []
loop = 10  # 时间测量的循环次数
for i in range(loop):t1 = time.time()infer_request.infer(inputs)t2 = time.time()times.append(t2 - t1)print("平均推理时间：", np.mean(times))