最近老山完成了對mask-rcnn在modelarts上的部署，部署模型來自于這個項目。部署的過程大體和我的上篇文章使用modelarts部署bert命名實體識別模型相似，許多細節(jié)也不在贅述。這篇文章主要介紹下大體的思路、遇到的問題和解決方案，文章結尾會附錄運行需要的程序。

部署思路

生成savedModel

原模型是使用tensorflow做backend的keras模型。源程序中的keras模型又被封裝在MaskRCNN類中。我們要先取出被封裝的keras模型，在源程序提供的demo.ipynb第三步后，我們提取出keras模型

# Create model object in inference mode. model = modellib.MaskRCNN(mode="inference", model_dir=MODEL_DIR, config=config)# Load weights trained on MS-COCO model.load_weights(COCO_MODEL_PATH, by_name=True)# 前面來自于demo.ipynb model = model.keras_model

之后就可以把keras模型變成tensorflow savedModel模型了，代碼詳見在modelarts上部署backend為TensorFlow的keras模型

customize_service.py書寫

這仍然是工作最主要的部分，我們依然找到預測的源程序MaskRCNN.detect函數(shù)，我們把detect程序分成前處理+預測+后處理三段，做以下工作：

把前處理和后處理分別寫成子函數(shù)，把預測部分去掉，保留類的結構，盡可能減少代碼更改量；

前處理和后處理的數(shù)據(jù)交換通過類屬性傳遞；

把無關程序（主要是train部分程序）盡可能去掉，以減少代碼調試量。

class MaskRCNN:# .....def detect(self, images, verbose=0):# some code...if verbose:log("molded_images", molded_images)log("image_metas", image_metas)log("anchors", anchors)# 在此之前是前處理# 預測detections, _, _, mrcnn_mask, _, _, _ =self.keras_model.predict([molded_images, image_metas, anchors], verbose=0)# 后處理程序results = []for i, image in enumerate(images):# ...})return results

遇到的問題

輸出張量大小限制

模型輸出張量（定義可見模型部署介紹）有30多M，超過了modelarts目前Tensorflow Serving的4M的限制，因此還需要對savedModel的模型進行更改，首先觀察模型輸出

0 mrcnn_detection shape:(1, 100, 6) size:600 dtype:float32 1 mrcnn_class shape:(1, 1000, 81) size:81000 dtype:float32 2 mrcnn_bbox shape:(1, 1000, 81, 4) size:324000 dtype:float32 3 mrcnn_mask shape:(1, 100, 28, 28, 81) size:6350400 dtype:float32 4 ROI shape:(1, 1000, 4) size:4000 dtype:float32 5 rpn_class shape:(1, 261888, 2) size:523776 dtype:float32 6 rpn_bbox shape:(1, 261888, 4) size:1047552 dtype:float32

由于輸出的張量只有mrcnn_detection和mrcnn_mask兩個應用于后處理，輸出過大的原因在于mrcnn_mask。我們通過對后處理源程序的觀察和運行結果發(fā)現(xiàn)，mrcnn_mask幾個維度的參數(shù)意義如下

mrcnn_detection的幾個維度的意義：

我們可以從2個方面去精簡輸出張量：

檢測物體的數(shù)目不需要必須湊成100個，我們以實際輸出的數(shù)目作為準，去掉classid是0的值，這個對mrcnn_mask和mrcnn_detection都做精簡；
通過這種方式，我們不能減少輸出的上限，但對大部分情況，輸出的張量都能減少到原來的10%左右；

我們關系的不是所有類別的mask，只關系被檢測出物體的類別id下的mask；換言之，我們對于每個被檢測的物體，可以在mrcnn_detection上找到他的classid，然后在mrcnn_mask物體類別id中，我們只需輸出該id下的mask即可；
通過這種方式，輸出張量可以固定縮減成原來的1/81；

由于4M限制是對于模型輸出的，因此更改也只能通過更改savedModel來實現(xiàn)。也因此只能使用tensorflow的一定底層操作。換言之，要把源程序中用python后處理的部分程序需要改寫成tf.Operation。也許是考慮了自動求導的原因，tensorflow的張量操作雖然很多，但各個功能都弱的一逼，下面是老山的實現(xiàn)片段

# 前面程序是讀入已保存的savedModel模型，讀入輸出張量y1-y7 detections = y1 mrcnn_masks = y4# 把detections的classid列取出 detections = detections[0] classes = tf.cast(detections[:, 4], tf.int32)# 把classid做成一個是否為0的mask： boolean list zero = tf.constant(0, tf.int32) mask = tf.not_equal(classes, zero)# 使用mask把detensions，classid精簡，range_trim存儲了剩下的id號 detection_trim = tf.boolean_mask(detections, mask) classes_trim = tf.boolean_mask(classes, mask) range_trim = tf.boolean_mask(tf.range(classes.shape[0], dtype=tf.int32), mask)# 構造一個[index， classid]對的list，長度是已經(jīng)精簡完的classid，命名為stack stack = tf.stack([range_trim, classes_trim], axis = 1)mrcnn_masks = mrcnn_masks[0] # 通過transpose把stack的兩列弄到前面去 mrcnn_masks = tf.transpose(mrcnn_masks, perm = [0,3,1,2]) # 使用stack來精簡mrcnn_masks_trim mrcnn_masks_trim = tf.gather_nd(mrcnn_masks, stack)# 后續(xù)是保存模型 # 詳細可見附件

模型的輸出張量改動之后，后處理模塊的程序也需要做相應的調整。

輸出結果的壓縮

由于modelarts源程序的后處理的輸出包括rois，masks, class_ids, scores等量，其中mask是每個識別物體在原圖上的mask（換句話說，就是原圖尺寸的boolean矩陣），如果直接變成json的話，原先的占1bit的True/False就會變成文字，下載數(shù)據(jù)量達到幾十M，時間太長。為此，我們需要對輸出的masks進行壓縮。

老山嘗試了這2類算法：

PNG壓縮

from PIL import Image import base64 def mask2str(mask):# 變成圖片image = Image.fromarray(mask.astype('uint8')*255, 'L').convert('1')# 把圖片輸出到buffer里buffered = BytesIO()image.save(buffered, format='PNG')# 使用base64變成文本base_bytes = base64.b64encode(buffered.getvalue())base_str = base_bytes.decode('utf-8')return base_str

2. 自建索引壓縮

import numpy as np import base64 import lzmadef mask2str(mask):# 把mask打成一維，尋找值發(fā)生變化的索引序列mask_flatten = mask.reshape(-1)mask_flatten_toright= np.insert(mask_flatten, 0, False)[:-1]diff = np.where(mask_flatten!=mask_flatten_toright)[0]counts = np.diff(diff, prepend=0).astype('int32')# 使用lzma壓縮counts_bytes = bytes(counts)lzma_bytes = lzma.compress(counts_bytes)# 使用base64變成文本base64_bytes = base64.b64encode(lzma_bytes)base64_str = base64_bytes.decode('utf-8')return base64_str

索引壓縮的想法是mask通常是在False背景下的True圖，對于每行我們其實只要知道True的起始index和末了index就好，或者更抽象一步的說，圖中交替的存在大量的連續(xù)False和True序列，那我們只要把他們的長度值變成list即可（默認第一個序列是False，哪怕長度是0）。這樣的話，記錄長度的好處在于比記錄位置值更小，更便于壓縮。為此，我們干脆的，把圖片拉成一維，然后記錄交替False、True序列的長度，再用lzma壓縮。
壓縮結果是使用索引只有PNG壓縮大小的45%左右。

生成圖片

源程序使用matplotlib畫圖，不好保存，老山用PIL重寫了這段程序。

附件結構

附件結構如下，部署使用的模型大家自行在github上下載，然后在notebook上使用modify.py生成savedModel模型。預測中修改get_x_auth_token.py獲取x_auth_token后，更改x_auth_token.py，然后下載圖片數(shù)據(jù)，然后便可以使用predict預測了。

root ├── deploy # 部署相關文件 │ ├── coco.py │ ├── compression_.py │ ├── config_.py │ ├── config.py │ ├── customize_service.py │ ├── image_util.py │ ├── model_util.py │ └── surround.py ├── modify.py # 用于notebook生成savedModel模型 └── predict # 用于預測├── compression_.py├── get_x_auth_token.py├── new_visualize.py├── predict.py└── x_auth_token.py

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作者：山找海味

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的mask rcnn算法分析_在modelarts上部署mask-rcnn模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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