作者：忻怡、周樓、謙言、臨在
導言：
近日，阿里云機器學習平臺團隊PAI通過自研的PAI-EasyCV框架復現YOLOX算法，并結合了PAI自研的PAI-Blade推理加速框架優化模型性能，使得加速過后的YOLOX-PAI在速度和精度上都比現階段的輕量級目標檢測的SOTA算法YOLOV6提速約20%，同時，PAI-EasyCV提供高效簡潔的模型部署和端到端推理接口，供社區快速體驗使用YOLOX-PAI的功能。
目前，EasyCV和Blade項目已在GitHub上開源：
https://github.com/alibaba/EasyCV
https://github.com/alibaba/BladeDISC
1.提供了一套Apache License 訓練/優化/推理的代碼庫以及鏡像，可以實現當前社區40+mAP 量級最快（相比 YOLOV6 mAP提升0.4/加速13~20%）的目標檢測模型。
2.調研了YOLOX相關的改進技術和消融實驗，總結了其中一些相對有幫助的改進，并以配置的方式提供出來。
3.對目標檢測的端到端推理進行靈活封裝及速度優化，在V100上的端到端推理為3.9ms，相對原版YOLOX的9.8ms，加速250%，供用戶快速完成目標檢測推理任務。
本文，我們將重點介紹如何基于PAI-EasyCV使用PAI-Blade優化模型推理過程，及如何使用PAI-EasyCV進行模型訓練、驗證、部署和端到端推理。歡迎大家關注和使用PAI-EasyCV和PAI-Blade，進行簡單高效的視覺算法開發及部署任務。
YOLOX-PAI 精益求精的算法改進
YOLOX-PAI是阿里云機器學習平臺PAI 的開源計算機視覺代碼庫EasyCV中集成的 YOLOX 算法。通過對YOLOX 算法的分析，結合檢測技術的調研，從以下4個方向對原版的YOLOX進行優化，
1.Backbone : repvgg[1] backbone
2.Neck : gsconv [2] / asff [3]
3.Head : toods[4] / rtoods
4.Loss : siou [5] / giou
在算法改進的基礎上，利用PAI-Blade對改進后的的模型進行推理優化，開發了如下的PAI-YOLOX模型。具體改進的消融實驗可以參考我們的[arxiv]，篩選有效改進與現有主流算法的對比結果如下：
（ -ASFF 代表使用了 NeckASFF， -TOODN代表使用N個中間層的TOODHead取代原有的YOLOXHead）
從結果中可以看到，相比目前同水平(1ms以內)SOTA的YOLOV6模型，融合上述改進的YOLOX-PAI在同等精度/速度的條件下有一定的速度/精度優勢。(PS：上表精度測量和速度測量上與YOLOV6對齊，不包含NMS和后處理，測試精度也分圖片大小等于672/640兩種。)
YOLOX-PAI 簡單的端到端預測
針對使用PAI-EasyCV訓練的YoloX-PAI 模型，用戶可以使用PAI-EasyCV自帶的導出功能得到優化后的模型，并使用 EasyCV 提供的TorchYoloXPredictor 進行端到端的推理。 該導出功能對檢測模型進行了如下優化：
l使用PAI-Blade優化模型推理速度，簡化對模型的推理加速（TensorRT/編譯優化）開發流程。
l支持EasyCV配置TorchScript/PAI-Blade對圖像前處理、模型推理、圖像后處理分別優化，供用戶靈活使用。
l支持python環境下的Predictor結構端到端的模型推理優化，簡化圖片預測過程。
也可以參考[EasyCV detector.py]自行組織相應的圖像前處理/后處理過程，或直接使用我們導出好的模型和接口，這里提供一個已經導出好的檢測模型，用戶下載三個模型文件到本地 [preprocess, model, meta]
用戶可以直接使用PAI-EasyCV提供的Predictor接口，通過如下簡單的API調用，高效的進行圖像的檢測任務：
YOLOX-PAI 極致性能的推理優化
下圖，我們展示了YOLOX-PAI在集成PAI-Blade/torchscript優化后和原版YOLOX的不同尺寸（s/m/l/x）模型的推理耗時對比， 在開啟預處理優化和模型的PAI-Blade優化后：
可以看到PAI-EasyCV導出的模型，極大程度的優化了原模型的端到端推理速度，達到了接近250%。
PAI-Blade 推理優化
PAI-Blade是由阿里云機器學習平臺PAI開發的深度學習模型優化工具，可以針對不同的設備不同模型進行推理加速優化。PAI-Blade遵循易用性，魯棒性和高性能為原則，將模型的部署優化進行高度封裝，設計了統一簡單的API，在完成Blade環境安裝后，用戶可以在不了解ONNX、TensorRT、編譯優化等技術細節的條件下，通過簡單的代碼調用方便的實現對模型的高性能部署。更多PAI-Blade相關技術介紹可以參考 [PAI-Blade介紹]。
PAI-EasyCV中對PAI-Blade進行了支持，用戶可以通過PAI-EasyCV的訓練config 中配置相關的導出（export）參數，調用PAI-Blade用于優化導出模型，結合EasyCVPredictor完成圖片的端到端的圖像檢測任務。
寫在最后
YOLOX-PAI 是PAI-EasyCV團隊基于曠視YOLOX 復現并優化的在V100BS32的1000fps量級下的SOTA檢測模型。整體工作上集成和對比了很多社區已有的工作：替換基于RepVGG的高性能Backbone， 在Neck中添加基于特征圖融合的ASFF/GSConv增強，在檢測頭中加入了任務相關的注意力機制TOOD結構。結合PAI-Blade編譯優化技術，同等精度下比YOLOV6 加速13~20%。EasyCV提供配套了一系列算法/訓練/推理優化代碼和環境，目前，YOLOX-PAI已廣泛的應用在阿里集團內外的互聯網，智能零售，自動駕駛等客戶場景中。
PAI-EasyCV（https://github.com/alibaba/EasyCV）是阿里云機器學習平臺PAI研發的計算機視覺算法框架，已在集團內外多個業務場景取得相關業務落地成果，未來將聚焦在自監督學習/VisionTransformer等前沿視覺領域，并結合PAI-Blade等自研技術不斷優化。歡迎大家參與進來一同進步。
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