README.md

# VGG16

## 论文

`VERY DEEP CONVOLUTIONAL NETWORKS FOR LARGE-SCALE IMAGE RECOGNITION`

- https://arxiv.org/abs/1409.1556

## 模型结构

VGG模型是2014年ILSVRC竞赛的第二名，第一名是GoogLeNet。但是VGG模型在多个迁移学习任务中的表现要优于GoogLeNet。而且，从图像中提取CNN特征，VGG模型是首选算法。

![20231124132639](./images/20231124132639.png)

## 算法原理

VGG16共有16个层，是一个相当深的卷积神经网络。VGG各种级别的结构都采用了5段卷积，每一段有一个或多个卷积层。

![20231124132925](./images/20231124132925.png)

## 环境配置

### Docker（方法一）

推荐使用docker方式运行，拉取提供的docker镜像

```shell
docker pull image.sourcefind.cn:5000/dcu/admin/base/pytorch:2.1.0-ubuntu20.04-dtk24.04.1-py3.10
```

基于拉取的镜像创建容器

```shell
# <your IMAGE ID or NAME>用以上拉取的docker的镜像ID或名称替换
docker run -it --name=vgg16-mmcv --network=host --ipc=host --shm-size=16g  --device=/dev/kfd --device=/dev/dri --device=/dev/mkfd --group-add video --privileged --cap-add=SYS_PTRACE --security-opt seccomp=unconfined -v /opt/hyhal:/opt/hyhal:ro <your IMAGE ID> bash
```

克隆并安装git仓库，安装相关依赖

```python
git clone --recursive http://developer.hpccube.com/codes/modelzoo/vgg16_mmcv.git
cd vgg16_mmcv/mmpretrain-mmcv
pip install -e .
pip install -r requirements.txt
```

### Dockerfile（方法二）

```bash
cd vgg16_mmcv/docker
docker build --no-cache -t vgg16_mmcv:latest .
docker run -it --name=vgg16 --network=host --ipc=host --shm-size=16g  --device=/dev/kfd --device=/dev/dri --device=/dev/mkfd --group-add video --privileged --cap-add=SYS_PTRACE --security-opt seccomp=unconfined -v /opt/hyhal:/opt/hyhal:ro <your IMAGE ID> bash
pip install -e .
# 若遇到Dockerfile启动的方式安装环境需要长时间等待，可注释掉里面的pip安装，启动容器后再安装python库：
# pip install -r requirements.txt
```

### Anaconda（方法三）

1、关于本项目DCU显卡所需的特殊深度学习库可从光合开发者社区下载安装： https://developer.hpccube.com/tool/

```plaintext
DTK驱动: DTK-24.04.1
python==3.10
torch==2.1.0
torchvision==0.16.0+das1.1.git7d45932.abi1.dtk2404.torch2.1
mmcv==2.0.1+das1.1.gite58da25.abi1.dtk2404.torch2.1.0
Tips：以上dtk驱动、python、torch等DCU相关工具版本需要严格一一对应
```

2、其它非特殊库参照requirements.txt安装

```plaintext
pip install -r requirements.txt
```

## 数据集

### ImageNet

在本项目中可以使用ImageNet数据集。ImageNet数据集官方下载地址：https://image-net.org。

也可于SCNet快速下载[imagenet-2012](http://113.200.138.88:18080/aidatasets/project-dependency/imagenet-2012)，下载其中的ILSVRC2012_img_train.tar和ILSVRC2012_img_val.tar，并按照以下方式解包

```bash
cd mmpretrain-mmcv/data/imagenet
mkdir train && cd train
tar -xvf ILSVRC2012_img_train.tar
```

解包后是1000个tar文件，每个tar对应了一个类别，分别解包至对应文件夹，可利用如下shell脚本。

```bash
for tarfile in *.tar; do
    dirname="${tarfile%.tar}"
    mkdir "$dirname"
    tar -xvf "$tarfile" -C "$dirname"
done
```

目录结构如下

```
data
└── imagenet
    ├── train
    │   ├── n01440764
    │   │   ├── n01440764_10026.JPEG
    │   │   ├── n01440764_10027.JPEG
    ├──val
    │   ├── n01440764 
    │   │   ├── ILSVRC2012_val_00000293.JPEG
```

### Tiny-ImageNet-200

由于ImageNet完整数据集较大，可以使用[tiny-imagenet-200](http://cs231n.stanford.edu/tiny-imagenet-200.zip)进行测试，可于SCNet快速下载[tiny-imagenet-200-scnet](http://113.200.138.88:18080/aidatasets/project-dependency/tiny-imagenet-200) ，此时需要对配置脚本进行一些修改：

- dataset配置文件(configs/\_\_base\_\_/datasets/{DATASET_CONFIG}.py)中，需要对以下字段进行修改
  
  ```python
   # dataset settings
    dataset_type = 'CustomDataset'  # 修改为CustomDataset
    data_preprocessor = dict(
        num_classes=200,  # 修改类别为200
        ...
    )
    ...
    train_dataloader = dict(
        batch_size=32,
        num_workers=5,
        dataset=dict(
            type=dataset_type,
            data_root='data/imagenet',
            data_prefix='train',  # 改为data_prefix='train'，val_dataloader中同理
            pipeline=train_pipeline),
        sampler=dict(type='DefaultSampler', shuffle=True),
    )
  ```

- model配置文件(configs/\_\_base\_\_/models/{MODEL_CONFIG}.py)中，同样需要将类别相关的值设置为200。
  
  ```python
  # model settings
  model = dict(
      type='ImageClassifier',
      ...
      head=dict(
          type='LinearClsHead',
          num_classes=200,  # 将类别数改为200
          ...
      ))
  ```
  
  本仓库的mmpretrain-mmcv中提供了使用tiny-imagenet-200进行训练的若干配置脚本，可参考进行设置。

## 训练

将训练数据集解压后放置于mmpretrain-mmcv/data/，对于tiny-imagenet，目录结构如下：

```
data
└── imagenet
    ├── test/
    ├── train/
    ├── val/
    ├── wnids.txt
    └── words.txt
```

### 单机8卡训练

- tiny-imagenet-200

```shell
bash tools/dist_train.sh vgg16-test.py 8
```

- imagenet

```shell
bash tools/dist_train.sh configs/vgg/vgg16_8xb32_in1k.py 8
```

如需其他卡数训练，将命令中的8改为所需卡数即可；

如遇端口占用问题，可在tools/dist_train.sh修改端口。



## 应用场景

### 算法类别

图像分类

### 热点行业

制造,能源,交通,网安,安防

## 源码仓库及问题反馈

https://developer.hpccube.com/codes/modelzoo/vgg16_mmcv

## 参考资料

https://github.com/open-mmlab/mmpretrainhttps://github.com/open-mmlab/mmpretrain