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YOLOv8由pt文件中读取模型信息

news 来源：原创 2024/9/20 7:33:58

Pytorch的pt模型文件中保存了许多模型信息，如模型结构、模型参数、任务类型、批次、数据集等
在先前的YOLOv8实验中，博主发现YOLOv8在预测时并不需要指定任务类型，因为这些信息便保存在pt模型中，那么，今天我们便来看看，其到底是如何加载这些参数的。

我们首先对pt文件进行一个简单介绍：

pt文格式

pt格式文件是PyTorch中用于保存张量数据的文件格式。与pth文件类似，pt文件也常用于模型的保存和加载，但更侧重于保存单个张量或一组张量数据。通过pt文件，我们可以方便地将张量数据持久化，并在需要时重新加载使用。

张量（Tensor）是PyTorch中的核心数据结构，用于表示多维数组。在深度学习中，张量常用于存储模型的参数、输入数据、中间结果等。因此，掌握pt文件的保存和加载方法对于PyTorch的使用者来说至关重要。

pt文件与pth的区别

pt和.pth都是PyTorch模型文件的扩展名，但是它们的区别在于.pt文件是保存整个PyTorch模型的，而.pth文件只保存模型的参数。(其实现在似乎并没有区别了）
因此,如果要加载一个,pth文件，需要先定义模型的结构，然后再加载参数;而如果要加载一个,pt文件，则可以直接加载整个模型。

如何保存pt格式文件

在PyTorch中，我们可以使用torch.save()函数将张量数据保存到pt文件中。

下面是一个简单的示例：

import torch
# 创建一个张量
tensor = torch.tensor([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
# 将张量保存到pt文件中
torch.save(tensor, 'tensor.pt')

在上面的代码中，我们首先创建了一个二维张量tensor，然后使用torch.save()函数将其保存到名为tensor.pt的文件中。保存的文件将包含张量的数据和元数据，以便在加载时能够准确地恢复张量的结构和内容。

除了保存单个张量外，我们还可以保存多个张量到一个pt文件中。这可以通过将多个张量放入一个字典或列表中，然后将整个字典或列表保存到文件中实现。

例如：

# 创建多个张量
tensor1 = torch.tensor([1, 2, 3])
tensor2 = torch.tensor([[4, 5], [6, 7]])# 将张量放入字典中
tensors_dict = {'tensor1': tensor1, 'tensor2': tensor2}# 将字典保存到pt文件中
torch.save(tensors_dict, 'tensors_dict.pt')

如何加载pt格式文件

加载pt文件同样使用torch.load()函数。

下面是一个加载pt文件的示例：

# 加载单个张量的pt文件
loaded_tensor = torch.load('tensor.pt')
print(loaded_tensor)# 加载包含多个张量的字典的pt文件
loaded_dict = torch.load('tensors_dict.pt')
print(loaded_dict['tensor1'])
print(loaded_dict['tensor2'])

在加载单个张量的pt文件时，我们直接调用torch.load()函数并传入文件名即可。加载得到的loaded_tensor将是一个与原始张量结构和内容相同的张量对象。
当加载包含多个张量的字典的pt文件时，我们同样使用torch.load()函数。加载得到的loaded_dict将是一个字典对象，其中包含了我们在保存时放入的所有张量。我们可以通过字典的键来访问这些张量。

强烈建议只保存模型参数，而非保存整个网络。PyTorch 官方也是这么建议的。

torch.save(net.state_dict(),path2)#只保留模型参数

（只保存模型参数）是官方推荐的方法，运行速度快，且占空间较小。需要注意的是 net.state_dict() 是将网络参数保存为字典形式（OrderedDict），load_state_dict() 加载的并不是网络参数的pth文件，而是字典。

pt文件保存神经网络

在评估时，记住一定要使用model.eval()来固定dropout和归一化层，否则每次推理会生成不同的结果。

import torch, glob, cv2
from torchvision import transforms
import numpy as np
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as Fclass Net(nn.Module):  # 神经网络部分用你自己的def __init__(self):super(Net, self).__init__()self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, 3, 2, 1)  # nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride, padding)self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, 3, 2, 1)self.conv3 = nn.Conv2d(64, 128, 3, 1)self.dropout1 = nn.Dropout2d(0.25)self.dropout2 = nn.Dropout2d(0.5)self.fc1 = nn.Linear(6272, 128)  # 6272=128*7*7self.fc2 = nn.Linear(128, 8)def forward(self, x):x = self.conv1(x)x = F.relu(x)x = self.conv2(x)x = F.relu(x)x = self.conv3(x)x = F.relu(x)x = F.max_pool2d(x, 2)x = self.dropout1(x)x = torch.flatten(x, 1)x = self.fc1(x)x = F.relu(x)x = self.dropout2(x)x = self.fc2(x)self.output = F.log_softmax(x, dim=1)out1 = xreturn self.output,out1def predict_mine():model=Net()model.load_state_dict(torch.load("model.pt"))print(model)images=torch.rand((1,1,64,64))x=model(images)print(x)
def torch_script_save():model=Net()
if __name__ == '__main__':save_model()predict_mine()

在这里插入图片描述

可以看到，我们可以通过pt文件读取出来下面的信息：

在这里插入图片描述

同时，我们也看到，我们虽然可以使用pt文件保存模型结构，但我们在推理时，依旧需要我们能够生成Net对象才能加载其数据，这其实很不方便，那么，有什么办法可以真正的将模型结构保存进去，让我们在推理过程中不需要再定义相关的类与对象呢，先前博主所使用的ONNX便是其中的一种，但它其实是另一种文件结构了，pt文件真的就不能摆脱环境吗，答案是否定的，TorchScript模型便解决了这个问题。

TorchScript模型

事实上，PyTorch提供了两种主要的模型保存和加载机制，一种是基于Python的序列化，另一种是TorchScript。

普通的PyTorch模型（基于Python的序列化）:

保存: 使用torch.save(model.state_dict(), 'model_path.pth')，它保存了模型的权重和参数，但不保存模型的结构。（当然也是可以保存的，但我们需要处理一下才能用，比如定义好Net类）
加载: 首先，您需要有模型的类定义。创建该类的一个实例。使用model.load_state_dict(torch.load('model_path.pth'))来加载权重。
特点:
需要Python环境和模型的原始代码来加载和运行模型。保存的文件是Python特定的，并且依赖于特定的类结构。主要用于继续训练或在Python环境中进行推断。

TorchScript模型:

TorchScript是PyTorch的一个子集，它创建了一个可以独立于Python运行的序列化模型。生成方法:

Tracing: 使用torch.jit.trace方法。这涉及到通过模型运行一个输入示例，从而跟踪模型的执行路径。
Scripting: 使用torch.jit.script方法。这转化Python代码到TorchScript，允许更复杂的模型和控制流。
保存: 使用torch.jit.save(traced_model, 'model_path.pt')。
加载: 使用torch.jit.load(‘model_path.pt’)。注意，加载不需要原始的模型类定义。

特点:

可以在没有Python运行时的环境中运行，如C++。
提供了一种方法，将模型从Python转移到其他平台或部署环境。
包含模型的完整定义，包括结构、权重和参数。

Tracing方法:

example_input = torch.randn(1, 10)
traced_model = torch.jit.trace(model, example_input)
torch.jit.save(traced_model, 'traced_model.pt')

Scripting方法:

scripted_model = torch.jit.script(model)
torch.jit.save(scripted_model, 'scripted_model.pt')

加载模型:

loaded_model = torch.jit.load('model_path.pt')

例程:

import torch
import torch.nn as nnclass SimpleModel(nn.Module):def __init__(self):super(SimpleModel, self).__init__()self.fc = nn.Linear(10, 10)def forward(self, x):return self.fc(x)model = SimpleModel()# Tracing
example_input = torch.randn(1, 10)
traced_model = torch.jit.trace(model, example_input)
torch.jit.save(traced_model, 'traced_simple_model.pt')# Scripting
scripted_model = torch.jit.script(model)
torch.jit.save(scripted_model, 'scripted_simple_model.pt')# 加载模型
loaded_model = torch.jit.load('traced_simple_model.pt')

我们采用TorchScript结构去执行先前的Net

def torch_script_save():model=Net()example_input =torch.rand((1,1,64,64))traced_model = torch.jit.trace(model, example_input)torch.jit.save(traced_model, 'traced_simple_model.pt')# Scriptingscripted_model = torch.jit.script(model)torch.jit.save(scripted_model, 'scripted_simple_model.pt')
def predict_script():model1=torch.jit.load("traced_simple_model.pt")image =torch.rand((1,1,64,64))print(model1)model1.eval()x=model1(image)print(x)model2=torch.jit.load("scripted_simple_model.pt")image =torch.rand((1,1,64,64))print(model2)model2.eval()x=model2(image)print(x)

在这里插入图片描述

yaml文件内容如下：

{'nc': 1000, 
'scales': {'n': [0.33, 0.25, 1024], 's': [0.33, 0.5, 1024], 'm': [0.67, 0.75, 1024], 'l': [1.0, 1.0, 1024], 'x': [1.0, 1.25, 1024]}, 
'backbone': [[-1, 1, 'Conv', [64, 3, 2]], [-1, 1, 'Conv', [128, 3, 2]], [-1, 3, 'C2f', [128, True]], [-1, 1, 'Conv', [256, 3, 2]], [-1, 6, 'C2f', [256, True]], [-1, 1, 'Conv', [512, 3, 2]], [-1, 6, 'C2f', [512, True]], [-1, 1, 'Conv', [1024, 3, 2]], [-1, 3, 'C2f', [1024, True]]],'head': [[-1, 1, 'Classify', ['nc']]], 'scale': 'n','yaml_file': 'yolov8n-cls.yaml', 'ch': 3}