深度学习部署(十九): CUDA RunTime API YOLOV5后处理cpu解码以及gpu解码

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跟着杜老师学AI

看看我们干了什么, 就是把bouding box恢复成框而已
深度学习部署(十九): CUDA RunTime API YOLOV5后处理cpu解码以及gpu解码

1.1 知识点和先验知识

对于模型推理后的后处理，可以直接使用cuda核函数进行解码，效率比较高
nms也可以在核函数里面实现
这里演示了一个yolov5的实际案例，后续其他的操作都是类似的
gpu_decoder难度较大，一般先写一个cpu的decoder, 再写个gpu_decoder.
注意: yolov5 中的detect.py是对一张图片做推理, 推理用的信息是(n x num_classes + 5)

yolov5的输出tensor(n x 85), n 是 n个bounding box
其中85是cx, cy, width, height, objness, classification * 80

objctness(物体检测)的意思是当前这个Bounding Box是否包含检测目标
class_confidence条件概率的意思是当前Bounding Box的对于是否包含这个类别目标的概率, 并且每一个bounding box里面有全类别的class_confidence。
当前bounding box的 confidence(置信度) = objectness(物体概率) x class_confidence(条件概率)
最后拿来计算置信度的confidence是最大的class_confidence
总之, 无论是CPU解码还是GPU解码, 都是两步走, 置信度过滤后NMS过滤, 把一张图多余的框去掉。但是NMS操作之前需要先把Box信息恢复成框
在GPU解码输出中，[count, box1, box2, box3] 因为GPU解码是多线程的, 所以需要用count记录已经处理了多少个bounding box。CPU单线程不需要, GPU需要确保不会将一个检测框重复输出或者漏掉。
在深度学习部署中，通常使用单精度浮点数（float）来存储数据。单精度浮点数占用4个字节，相比于双精度浮点数（double）占用的8个字节，可以减少存储空间和计算时间，同时也可以更好地利用GPU的计算资源。不过，在某些特殊情况下，可能需要使用双精度浮点数来更准确地表示数据。代码中看到f要知道为什么
在CPU和GPU用box信息回复bounding box的时候需要知道, 图像的左上角才是原点
下图是NMS流程图

1.2 kernel函数的简单了解

kernel函数可以理解为是对线程的模板, 写好了一个模板其他线程都可以用这个模板高性能计算
这里面怎么知道是哪一个呢？用position索引就行了
在CUDA中，静态修饰符static用于限制变量、函数、结构体等在当前文件中的作用范围。在Kernel函数中，使用静态修饰符可以避免编译器为每个线程重新创建一份变量，提高代码的效率。通常情况下，我们会将Kernel函数声明为static。

流程

在detect.py文件中加了这么一句，可以把PyTorch的数据通过转换成numpy后，tobytes再写到文件

# NMS
with open("../workspace/predict.data", "wb") as f:f.write(pred.cpu().data.numpy().tobytes())

运行脚本

#!/bin/bashcd yolov5-6.0python detect.py --weights=yolov5s.pt --source=../workspace/input-image.jpg --iou-thres=0.5 --conf-thres=0.25 --project=../workspace/mv ../workspace/exp/input-image.jpg ../workspace/input-image-pytorch.jpg
rm -rf ../workspace/exp

这是一个使用 CUDA 加速 YOLOv5 目标检测后处理的程序。其中包含两个文件：一个是 C++ 文件（main.cpp），另一个是 CUDA 文件（yolov5_postprocess.cu）。这个程序从一个二进制文件中加载预测结果，然后使用 GPU 对预测结果进行解码和非极大值抑制（NMS）操作，最后将检测到的边界框绘制在输入图像上。

在 CUDA 文件（yolov5_postprocess.cu）中，包含了两个核函数：decode_kernel 和 fast_nms_kernel。decode_kernel 函数负责从预测结果中提取边界框、置信度和类别。fast_nms_kernel 函数负责非极大值抑制（NMS）操作，根据阈值去除重叠边界框。这两个核函数通过 decode_kernel_invoker 函数一起调用。

简而言之，这个程序使用 CUDA 在 GPU 上对 YOLOv5 的预测结果进行解码和后处理，包括非极大值抑制，然后将检测到的目标绘制在输入图像上。

3. main.cpp 中的int main()

在 main.cpp 文件中，首先加载了一个二进制文件（predict.data），该文件包含预测结果。然后，使用 gpu_decode 函数处理预测结果，该函数将预测结果发送到 GPU 进行解码和非极大值抑制（NMS）操作。这个函数返回一个包含检测到的边界框的向量。之后，使用 OpenCV 在输入图像上绘制这些边界框，并将绘制结果保存为一个新的图像文件（image-draw.jpg）。

int main()
{// yolov5的输出tensor(n x 85)// 其中85是cx, cy, width, height, objness, classification * 80// 加载一个二进制的文件auto data = load_file("predict.data");auto image = cv::imread("input-image.jpg");// 因为数据是以二进制存储在文件中的, 如果想对二进制文件进行访问，需要使用指针// char * -> float *float *ptr = (float *)data.data();int nelem = data.size() / sizeof(float); // 计算data有多少个数据int ncols = 85;                          // cx, cy, width, height, objness, classification * 80int nrows = nelem / ncols;// 这里是用gpu_decode拿到框框// 这里的boxes是一个vector的数据类型auto boxes = gpu_decode(ptr, nrows, ncols);// 这里是把框框在图像上画出来// for (auto it = boxes.begin(); it != boxes.end(); ++it) 有点像这句话for (auto &box : boxes){// image, 左上角坐标，右小角坐标, 线的颜色, 线的宽度cv::rectangle(image, cv::Point(box.left, box.top), cv::Point(box.right, box.bottom),cv::Scalar(0, 255, 0), 2);cv::putText(image, cv::format("%.2f", box.confidence), cv::Point(box.left, box.top - 7),0, 0.8, cv::Scalar(0, 0, 255), 2, 16);}cv::imwrite("image-draw.jpg", image);return 0;
}

4. load_file

// 二进制模式打开文件(ios::binary), 使用static std::vector<uint8_t>存储数据
// uint8_t是一个无符号8位整数类型。
// 使用const string &file作为函数的参数，可以指定文件的路径和名称
static std::vector<uint8_t> load_file(const string &file)
{// 创建一个输入文件流 in，用于读取文件。// ios::in | ios::binary 表示以输入模式和二进制模式打开文件ifstream in(file, ios::in | ios::binary);// 如果文件未成功打开，函数返回一个空的 std::vector<uint8_t>if (!in.is_open()){return {};}// 将文件流的读取位置设置到文件末尾，获取文件长度in.seekg(0, ios::end);  // 将文件流的读取位置设置到文件末尾，获取文件长度size_t length = in.tellg();  // 获取当前读取位置，即文件长度std::vector<uint8_t> data;  // 用于存储文件if (length > 0){   in.seekg(0, ios::beg); // 先把文件流的位置放回一开始data.resize(length);   // 把data resize成文件的长度// in.read()从文件流in中读取数据进指定的内存缓存区// 内存缓存区首地址是data[0], 缓冲区大小是length// in.read()读取二进制文件时需要传入 char*, float*  放到main函数做in.read((char *)&data[0], length);}in.close(); // 关闭文件流return data;}

5. cpu decoder

避免多余的计算，需要知道有些数学运算需要的时间远超过很多if，减少他们的次数就是性能的关键
nms的实现是可以优化的，例如remove flag并且预先分配内存，reserve对输出分配内存
cpu上面的资源非常的宝贵，能少一次计算就要少一次计算
cpu的decoder用在很多嵌入式的场景，通过学习这种思维，能少一次就少一次的想法
这里代码先用了两个if过滤掉了一些confidence不够的bbounding box。然后在这个基础上继续把iou计算放在最后面，尽可能的去减少计算, 这是一个思想
这里还用着

 /*这个代码流程如下:1. 从nx85的维度中把每个结果的left, top, right, bottom confidence取出来,然后放进vector<box>里面2. 对储存好的box执行NMS操作3. 这里需要知道用了两个if减少n的维度减少了计算量4. 并没有直接的去boxes里面删除框, 做了预分配, 给他们打上了标签, 合适的用emplace_back加上*/// auto boxes = cpu_decode(ptr, nrows, ncols);vector<Box> cpu_decode(float *predict, int rows, int cols, float confidence_threshold = 0.25f, float nms_threshold = 0.45f){// 创建一个boxes的结构体储存box// box 里面储存着左上角的(x, y) 右小角的(x, y) confidence labelvector<Box> boxes; // 这里面就储存着一堆的box// 计算这里面的类别数, 输出的cols前面5列都是位置信息int num_classes = cols - 5; /*这个for 循环是用来遍历结果输出data的, n x 85个维度是n个结果85 包含了其中85是cx, cy, width, height, objness, classification * 80*/for (int i = 0; i < rows; i++){float *pitem = predict + i * cols;// objness是预测出这个bounding box是否包含目标的概率float objness = pitem[4];if (objness < confidence_threshold){continue;}// 第6个才指向类别 可以理解为pclass[0] = pitem[5];// 但是pclass更加清晰地表明了这部分内存的含义float *pclass = pitem + 5; // 找到那个类别, 类别几，想象成是第一个类别是 1int label = std::max_element(pclass, pclass + num_classes) - pclass;// 获取类别置信度的最大值float prob = pclass[label];// 计算置信度float confidence = prob * objness; if (confidence < confidence_threshold){continue;}/*这里面的操作的目的是为了把前面过预测出来的结果(n x 85的结果)变成 n 个box储存在当前前面用了两层条件就是为了减少这个的操作过程，也就是减少n这个rows, 减小维度上面两个if() 满足就直接跳出循环, 这样可以减少下面的操作还是CPU计算的思维问题, 尽可能地减少计算很重要的上面两个If其实不做也可以，但是问题就是会增加很多的计算量*/// 拿到前面4个参数, cx, cy, width, height float cx = pitem[0];float cy = pitem[1];float width = pitem[2];float height = pitem[3];// 通过cx, cy, width, height  左上角 右下角的坐标float left = cx - width * 0.5;float top = cy - height * 0.5;float right = cx + width * 0.5;float bottom = cy + height * 0.5;// 将left, top, right, bottom, confidence, float(label) 都储存进boxes里面boxes.emplace_back(left, top, right, bottom, confidence, (float)label);}// 现在开始对全部的box做NMS操作/*这句话是拿来对confidence进行排序的, 从boxes的开头到结尾这句话是lambda表达式, C++中lambda表达式用[]开始Box &a, Box &b表示lambda表达式的函数头return a.confidence > b.confidence; 如果满足,返回True这里用引用的目的是为了不去修改*/std::sort(boxes.begin(), boxes.end(), [](Box &a, Box &b){ return a.confidence > b.confidence; });// 定义一个标签用于判断是否删除这个框, 长度跟boxes等同// false保留True删除std::vector<bool> remove_flags(boxes.size());// 提前做了预分配, 用了这个性能会好很多std::vector<Box> box_result; box_result.reserve(boxes.size());   // 定义一个lambda表达式计算iouauto iou = [](const Box &a, const Box &b){   // 求交集, 所以需要左上角里面的点和右下角里面的点，这里用的是里面的点// 思考用max还是min，考虑清楚图像中, 左上角才是(0, 0)float cross_left = std::max(a.left, b.left);float cross_right = std::min(a.right, b.right);float cross_top = std::max(a.top, b.top);float cross_bottom = std::min(a.bottom, b.bottom);//计算出来corss areafloat cross_area = std::max(0.0f, cross_right - cross_left) * std::max(0.0f, cross_bottom - cross_top);// 计算出并集, 这里是计算出两个面积相加再减去cross_area, 比较巧妙的实现float union_area = std::max(0.0f, a.right - a.left) * std::max(0.0f, a.bottom - a.top) + std::max(0.0f, b.right - b.left) * std::max(0.0f, b.bottom - b.top) - cross_area;// 没有交集的情况if (cross_area == 0 || union_area == 0){return 0.0f;}// 如果有交并集return cross_area / union_area;};// 便利每一个box, 看下for (int i = 0; i < boxes.size(); ++i){   // if True, 表示前面标记过了会被删除, 跳过if (remove_flags[i]){continue;}/*第一次循环找到最大的那个框，然后开始对比其他删掉跟他iou重合度大的第二次就是第一次删完之后iou最大的框，这个框跟第一个框iou不大所以没有被删除开始删掉框框然后继续往下走这里说的删除就是给框框打上True的标签*/auto &ibox = boxes[i];box_result.emplace_back(ibox);for (int j = i + 1; j < boxes.size(); j++){if (remove_flags[j]){continue; // 被标记过跳出循环}// 这里判断框框两个条件: 删掉重合度大的还有类别是一样的auto &jbox = boxes[j];if (ibox.label == jbox.label){// 判断NMS阈值if (iou(ibox, jbox) >= nms_threshold){remove_flags[j] = true;}}}}return box_result;}

6. gpu decoder

这段代码显示创建一个box_result来储存解码后的box信息。然后像正常的操作一样, 创建三个指针指向预测结果(predict), 解码后储存的信息的指针(output_device), Host上用于展示的内存。注意这里三个指针都是在CPU上面的。

这里的output_device, output_host第一个数是count, count框框的数量

开辟好内存后, 把CPU上的predict放到GPU上操作, 然后操作完把结果放到output_device里面去, 这里还是在GPU上, 然后把GPU的output_device放到CPU上面去, 这里是output_host。

返回的output_device, output_host是带有全部output信息, 这里的n会通过objectness, confidence过滤而减少再送去NMS过滤, 这里面的信息是flag表达是否会被添加进box_result, 这是为了在送去NMS的时候高效操作, 这里也是出于对性能的考虑, vector增删改查是O(n)时间复杂度, 这里的信息就是告诉后面的box_result是否把框加进去。

最后for循环添加

vector<Box> gpu_decode(float *predict, int rows, int cols, float confidence_threshold = 0.25f, float nms_threshold = 0.45f)
{/*参数解析:predict 是指向data的指针rows 是输出data的行数cols是是5(位置信息) + 类别confidence_threshold 置信度阈值nms_threshold nms阈值*/vector<Box> box_result; // 用来保存解码后的边界框信息// 创建一个cudaStream_t类型的流, streamcudaStream_t stream = nullptr;checkRuntime(cudaStreamCreate(&stream));// 定义三个float指针变量float *predict_device = nullptr;float *output_device = nullptr;float *output_host = nullptr;/*表示输出数量不确定的数组，用[count, box1, box2, box3]的方式，此时需要有最大数量限制分配一块足够大的内存, 第一个元素是count, 这里我们设置每个图像不超过1000个bounding box*/int max_objects = 1000;// left, top, right, bottom, confidence, class, keepflag 一共7个int NUM_BOX_ELEMENT = 7;// 分配内存到GPU上checkRuntime(cudaMalloc(&predict_device, rows * cols * sizeof(float)));// 分配一块足够大的内存, 第一个元素是countcheckRuntime(cudaMalloc(&output_device, sizeof(float) + max_objects * NUM_BOX_ELEMENT * sizeof(float)));// 分配CPU内存checkRuntime(cudaMallocHost(&output_host, sizeof(float) + max_objects * NUM_BOX_ELEMENT * sizeof(float)));// 把predict的内存复制到predict_devicecheckRuntime(cudaMemcpyAsync(predict_device, predict, rows * cols * sizeof(float), cudaMemcpyHostToDevice, stream));// 调用kernel函数, 在GPU进行解码decode_kernel_invoker(predict_device, rows, cols - 5, confidence_threshold,nms_threshold, nullptr, output_device, max_objects, NUM_BOX_ELEMENT, stream);// 使用cudaMemcpyAsync将解码好的output_device拷贝到CPU上面去checkRuntime(cudaMemcpyAsync(output_host, output_device,sizeof(int) + max_objects * NUM_BOX_ELEMENT * sizeof(float),cudaMemcpyDeviceToHost, stream));// 等待异步拷贝完成checkRuntime(cudaStreamSynchronize(stream));// 这里解码完了之后, 这个是框框的个数int num_boxes = min((int)output_host[0], max_objects);// 遍历每一个框框for (int i = 0; i < num_boxes; i++){   // 找到第一个地址float *ptr = output_host + 1 + NUM_BOX_ELEMENT * i;int keep_flag = ptr[6]; // 最后一个位置就是flag的值if (keep_flag)  // True{box_result.emplace_back(ptr[0], ptr[1], ptr[2], ptr[3], ptr[4], (int)ptr[5]);}}// 销毁先前创建的CUDA流对象, 释放流对象占用的内存空间checkRuntime(cudaStreamDestroy(stream));checkRuntime(cudaFree(predict_device));  // 释放GPU上分配预测结果的内存checkRuntime(cudaFree(output_device));   // 释放GPU上分配解码输出的内存checkRuntime(cudaFreeHost(output_host)); // 释放在主机上分配的输出结果缓冲区的内存return box_result;
}

7. gpu_decode.cu文件 void decode_kernel_invoker()

在这段代码中间使用了两个核函数, 第一个核函数decode_kernel是用来对置信度的阈值做一个过滤, 第二个fast_nms_kernel用来对NMS做一个过滤操作。

/*
decode_kernel_invoker(predict_device, rows, cols - 5, confidence_threshold,nms_threshold, nullptr, output_device, max_objects, NUM_BOX_ELEMENT, stream);
*/
void decode_kernel_invoker(float* predict, int num_bboxes, int num_classes, float confidence_threshold, float nms_threshold, float* invert_affine_matrix, float* parray, int max_objects, int NUM_BOX_ELEMENT, cudaStream_t stream){
/*
参数解析: 
predict: 预测结果, 这个就是data, 未处理未过滤的predict
num_bboxes: 在预测结果的（n x num_classes+ 5） tensor中, 多少行就是多少个box
num_classes: 类别数量
confidence_threshold: 置信度阈值
nms_threshold: nms阈值
invert_affine_matrix: 逆矩阵的指针
parray: 输出结果数组
max_objects: 最大数量框, 这边设置的是1000, 只是拿来确保有足够的内存
NUM_BOX_ELEMENT: Box的element, left, top, right, bottom, confidence, class, keepflag 一共7个
stream： 流
*/ // 这里是确保有足够的线程去处理每一个box, 也就是每一个预测结果，所以用num_boxxes// 确保每个block的线程不超过512auto block = num_bboxes > 512 ? 512 : num_bboxes;auto grid = (num_bboxes + block - 1) / block;/* 如果核函数有波浪线，没关系，他是正常的，你只是看不顺眼罢了 */decode_kernel<<<grid, block, 0, stream>>>(predict, num_bboxes, num_classes, confidence_threshold, invert_affine_matrix, parray, max_objects, NUM_BOX_ELEMENT);// 这里是针对每张图的框，确保每个狂都能被线程处理// 同样确保每个block的线程不超过512block = max_objects > 512 ? 512 : max_objects;grid = (max_objects + block - 1) / block;fast_nms_kernel<<<grid, block, 0, stream>>>(parray, max_objects, nms_threshold, NUM_BOX_ELEMENT);
}

8. kernel函数decode_kernel

先是在输入的predict(n x 85)的tensor上找到每一个objectness, 先拿objectness跟置信度阈值过滤。这个过程中给你，pitem是每一个n中object的指针, 计算的时候需要索引position。这里是过滤操作就不需要atomicAdd(), 不满足条件直接过滤掉.这里的过滤操作不需要使用 atomicAdd()，因为每个线程都是独立处理一个 bounding box。
过滤完了再拿confidence过滤一次, 这边也是减少计算量, objectness过滤掉了就不用计算confidence, 仍然在predict的输出tensor操作
这边过滤完就要恢复成框送给NMS过滤了, parray是output_device, 前面return了就不会存入parray/output_device, 这里的指针用pout_item纸箱每一个输出的结果, output_device存着很多没有被NMS过滤的bounding box
在写入output_device/parray，需要使用atomicAdd()确保不会被写入同个输出位置
写入的时候flag是1, 这是为了方便后续NMS过滤，一旦NMS不达标, 直接flag = 0

static __global__ void decode_kernel(float *predict, int num_bboxes, int num_classes, float confidence_threshold,float *invert_affine_matrix, float *parray, int max_objects, int NUM_BOX_ELEMENT)
{// 确保有足够的thread, 每一个thread处理一个bounding box// 如果threadId超过了bounding box的数量, 这样就不会进行后续处理, 每个预测框都敲好被处理了一次int position = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;if (position >= num_bboxes){return;}/*predict是n x 85tensor输出的首地址pitem 就是每行的指针, pitem[0] - pitem[3] 是位置信息, pitem[4]是objness*/float *pitem = predict + (num_classes + 5) * position;float objectness = pitem[4];if (objectness < confidence_threshold){return;}// 从这个元素开始都是confidencefloat *class_confidence = pitem + 5;// 这里是第一个condience, 取到数值float confidence = *class_confidence++;// for循环判断是哪个类别int label = 0;for (int i = 1; i < num_classes; i++, ++class_confidence){if (*class_confidence > confidence){   // 如果大了, 就更新class_confidenceconfidence = *class_confidence;label = i; // 取到label}}/*上面的最后算出来的condifence是class_confidence只是条件概率当前bounding box的 confidence(置信度) =  objectness(物体概率) x class_confidence(条件概率)最后拿来计算置信度的confidence是最大的class_confidence*/confidence *= objectness;if (confidence < confidence_threshold){return;}/*这里是恢复boudingbox的操作, 需要先取出来中心点(cx, cy), width, height*/float cx = *pitem++;float cy = *pitem++;float width = *pitem++;float height = *pitem++;float left = cx - width * 0.5f;float top = cy - height * 0.5f;float right = cx + width * 0.5f;float bottom = cy + height * 0.5f;// affine_project(invert_affine_matrix, left,  top,    &left,  &top);// affine_project(invert_affine_matrix, right, bottom, &right, &bottom);/*atomicAdd()简介: int atomicAdd(int* address, int val);这个函数执行的操作是将指定地址 address 处的值与 val 相加，并将结果写回 address 处。这个操作是原子性的，即不会受到并发写入的干扰，保证了数据的正确性。使用 atomicAdd 函数可以保证多个线程在对同一个内存地址进行写操作时，不会发生数据覆盖的问题。由于每个线程都会在输出中写入一个bounding box，因此需要使用原子操作确保每个线程写入的位置唯一*//*[count, box1, box2, box3]因为GPU解码是多线程的, 所以需要用count记录已经处理了多少个bounding box。CPU单线程不需要, GPU需要确保不会将一个检测框重复输出或者漏掉。atomicAdd -> count +=1 返回 old_count这里是对parray(output_device第一个值+1)*/int index = atomicAdd(parray, 1);// 如果超过了1000, 这个线程就没必要处理后面的boxesif (index >= max_objects)  return;// left, top, right, bottom, confidence, class, keepflagfloat *pout_item = parray + 1 + index * NUM_BOX_ELEMENT;*pout_item++ = left;*pout_item++ = top;*pout_item++ = right;*pout_item++ = bottom;*pout_item++ = confidence;*pout_item++ = label;*pout_item++ = 1; // 1 = keep, 0 = ignore
}

9. fast_nms_kernel

这里开的线程其实是不超过1000的
这里不删除bounding box，只是一个一个比较而已
如果当前pcurrent被更高的阈值pitem高度重合(达到NMS阈值), 将被干掉

static __global__ void fast_nms_kernel(float *bboxes, int max_objects, float threshold, int NUM_BOX_ELEMENT)
{
/*
参数解析: 
bboxes：存储了所有待处理的检测框信息的一维数组；
max_objects：最大的输出检测框数量； 案例设置的是1000, 预计一张图不会超过1000个bounding box
threshold：用于判断两个检测框是否重叠的 IOU 阈值；
NUM_BOX_ELEMENT：每个检测框存储的元素个数
一般包含: left, top, right, bottom, confidence, class, keepflag
*/// 计算position, 超过count不用进行下面计算了int position = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;int count = min((int)*bboxes, max_objects);if (position > count){return; }/*重叠度高, 并且类别相同，然后是condience小于另外一个, 就删掉他极端情况下会有误删, 如果测试cpu map的时候, 只能采用cpu nms日常推理的时候, 则可以使用这个NMSleft, top, right, bottom, confidence, class, keepflag*/// 这里计算出来当前的指针, 在bboxes上float *pcurrent = bboxes + 1  + position * NUM_BOX_ELEMENT; // 便利每一个bboxfor (int i = 0; i < count; ++i){float *pitem = bboxes + 1 + i * NUM_BOX_ELEMENT;// NMS计算需要保证类别必须相同if (i == position || pcurrent[5] ){continue;}// 判断置信度大小, 如果比pcurrent大，干掉pcurrentif (pitem[4] > pcurrent[4]){// 如果两个一样大，保留编号小的那个if (pitem[4] == pcurrent[4] && i < position){continue;}// 拿前面四个信息计算IOUfloat iou = box_iou(pcurrent[0], pcurrent[1], pcurrent[2], pcurrent[3],pitem[0], pitem[1], pitem[2], pitem[3]);if (iou > threshold){pcurrent[6] = 0;  // 这里pitem跟pcurrent重合度高而且达到阈值return;}}}
}

10. box_iou

跟CPU一样, a_area + b_area - c_area

static __device__ float box_iou(float aleft, float atop, float aright, float abottom,float bleft, float btop, float bright, float bbottom)
{float cleft = max(aleft, bleft);float ctop = max(atop, btop);float cright = min(aright, bright);float cbottom = min(abottom, bbottom);float c_area = max(cright - cleft, 0.0f) * max(cbottom - ctop, 0.0f);if (c_area == 0.0f)return 0.0f;float a_area = max(0.0f, aright - aleft) * max(0.0f, abottom - atop);float b_area = max(0.0f, bright - bleft) * max(0.0f, bbottom - btop);return c_area / (a_area + b_area - c_area);
}

11. 总结:

int main(){}

这里用load_file打开图片, 这里是用二进制模式打开文件(ios::binary), 使用static std::vector<uint8_t>存储数据。
YOLOV5给出来的data是n x (5 + classes)的, 这里通过计算可以获得行数列数, 然后传入只想data的指针, nrows, ncols解码, 本案例提供cpu解码和GPU解码
解码结束后返回的是vector<Box>，Box是自定义数据类型, 每一个box是一个bounding box, 里面储存着left, top, right, bottom, confidence, label
用OPencv给他在input-image画出来
再存到workspace里面

cpu解码流程

创建一个box类型的vector, 后面用来添加过滤好的bounding box
对每一个bouding box进行objectness(物体概率)的过滤再进行confidence概率的过滤
上面两步过滤完就可以恢复成框准备进行NMS过滤,恢复成框记得左上角才是原点
这里NMS是使用打分的办法, 用remove_flags(vector)因为vector的增加元素时间复杂度高, 这里是新开一个box_result, 把合格的bounding box的信息加进去
CPU的计算资源很宝贵的, 能少一次就要少一次

GPU解码流程

在GPU分别开辟输入内存, 输出结果内存, 在CPU上开辟输出结果内存。先把YOLOV5输出的数据放到GPU, 操作结束再拿回CPU
操作结束后返回到Host的数据是经过objectness, confidence过滤的bounding box信息，因为NMS过滤删除太浪费资源, 就给他们打上了flag, 用vector中的emplace_back()添加合格的
相比于 push_back，emplace_back 的效率更高，因为 push_back 会将对象复制或移动到容器中，而 emplace_back 直接在容器中构造对象，避免了复制或移动的开销。需要频繁向容器中添加元素的场景下，使用emplace_back可以获得更好的性能
释放内存

GPU解码的布局分配

第一步objectness, confidence过滤, 要确保有足够线程去处理box, 所以这里是num__bboxes
第二部确保每个bounding boxes中不超过1000个objectness
跟CPU是一样的, 只不过没有了循环, 这里的index是threadIdx来告诉当前线程处理哪个数据

作者说的极端情况下误删

在极端情况下，可能会出现多个检测框重叠度非常高，condience值也非常接近的情况。在这种情况下，根据条件进行过滤时，可能会误删某些框，即删除了应该保留的框。这是因为在重叠度很高的情况下，IOU的计算结果可能不太准确，所以需要注意这种情况的处理。
这个fastnms满足日常推理, 如果用做map计算, 还是用CPU解码

深度学习部署(十九): CUDA RunTime API YOLOV5后处理cpu解码以及gpu解码

1.1 知识点和先验知识

1.2 kernel函数的简单了解

流程

3. main.cpp 中的int main()

4. load_file

5. cpu decoder

6. gpu decoder

7. gpu_decode.cu文件 void decode_kernel_invoker()

8. kernel函数decode_kernel

9. fast_nms_kernel

10. box_iou

11. 总结:

相关问题

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