python - 用于量化感知训练的 TF Lite 的 Toco 转换器参数说明

Question

这些天我正在尝试查找有关部署具有 TPU 支持的 TF 模型的错误。

我可以在没有 TPU 支持的情况下运行模型，但一旦启用量化，我就会迷失方向。

我处于以下情况:

1. 创建模型并对其进行训练
2. 创建了模型的评估图
3. 卡住模型并将结果保存为 Protocol Buffer
4. 在没有 TPU 支持的情况下成功转换和部署

对于最后一点，我使用了 TFLiteConverter 的 Python API。生成功能性 tflite 模型的脚本是

import tensorflow as tf

graph_def_file = 'frozen_model.pb'
inputs = ['dense_input']
outputs = ['dense/BiasAdd']

converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_frozen_graph(graph_def_file, inputs, outputs)
converter.inference_type = tf.lite.constants.FLOAT
input_arrays = converter.get_input_arrays()

converter.optimizations = [tf.lite.Optimize.OPTIMIZE_FOR_SIZE]

tflite_model = converter.convert()

open('model.tflite', 'wb').write(tflite_model)

这告诉我，到目前为止我的方法似乎没问题。现在，如果我想使用 Coral TPU 棒，我必须量化我的模型(我在训练期间考虑到了这一点)。我所要做的就是修改我的转换器脚本。我想我必须将其更改为

import tensorflow as tf

graph_def_file = 'frozen_model.pb'
inputs = ['dense_input']
outputs = ['dense/BiasAdd']

converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_frozen_graph(graph_def_file, inputs, outputs)
converter.inference_type = tf.lite.constants.QUANTIZED_UINT8      ## Indicates TPU compatibility
input_arrays = converter.get_input_arrays()

converter.quantized_input_stats = {input_arrays[0]: (0., 1.)}     ## mean, std_dev
converter.default_ranges_stats = (-128, 127)                      ## min, max values for quantization (?)
converter.allow_custom_ops = True                                 ## not sure if this is needed

## REMOVED THE OPTIMIZATIONS ALTOGETHER TO MAKE IT WORK

tflite_model = converter.convert()

open('model.tflite', 'wb').write(tflite_model)

这个 tflite 模型在加载解释器的 Python API 时会产生结果，但我无法理解它们的含义。此外，没有(或者如果有的话，它隐藏得很好)关于如何选择平均值、std_dev 和最小/最大范围的文档。另外，在使用 Edgetpu_compiler 编译并部署它(使用 C++ API 加载它)之后，我收到一个错误:

INFO: Initialized TensorFlow Lite runtime.
ERROR: Failed to prepare for TPU. generic::failed_precondition: Custom op already assigned to a different TPU.
ERROR: Node number 0 (edgetpu-custom-op) failed to prepare.

Segmentation fault

我想我在转换过程中错过了一个标志或其他东西。但由于这里也缺乏文档，所以我不能确定。

简而言之:

1. 参数、std_dev、min/max 的含义是什么以及它们如何相互作用？
2. 我在转换过程中做错了什么？

非常感谢您的帮助或指导!

编辑:我打开了 github issue以及完整的测试代码。请随意尝试一下。

Answer 1

您永远不需要手动设置量化统计信息。

您尝试过训练后量化教程吗？

https://www.tensorflow.org/lite/performance/post_training_integer_quant

基本上他们设置量化选项:

converter.target_spec.supported_ops = [tf.lite.OpsSet.TFLITE_BUILTINS_INT8]
converter.inference_input_type = tf.uint8
converter.inference_output_type = tf.uint8

然后，他们将“代表性数据集”传递给转换器，以便转换器可以运行几批模型来收集必要的统计数据:

def representative_data_gen():
  for input_value in mnist_ds.take(100):
    yield [input_value]

converter.representative_dataset = representative_data_gen

虽然有量化训练的选项，但进行训练后量化总是更容易。