Onnx Model inference by C++

[TOC]

0. onnx模型准备以及测试图

1. c++使用onnxruntime进行推理

#include <opencv2/core.hpp>
#include <opencv2/imgcodecs.hpp>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc_c.h>
#include <opencv2/dnn.hpp>
#include <iostream>  
#include <onnxruntime_cxx_api.h>
#include <assert.h>
#include <vector>
#include <fstream>


using namespace cv;     //当定义这一行后，cv::imread可以直接写成imread
using namespace std;
using namespace Ort;
using namespace cv::dnn;

String labels_txt_file = "F:\\Pycharm\\PyCharm_Study\\Others\\c++_learning\\C++_Master\\Onnx\\classification\\classification_classes_ILSVRC2012.txt";
vector<String> readClassNames();                  // string对象作为vector对象 

// 图像处理  标准化处理
void PreProcess(const Mat& image, Mat& image_blob)
{
    Mat input;
    image.copyTo(input);


    //数据处理 标准化
    std::vector<Mat> channels, channel_p;
    split(input, channels);
    Mat R, G, B;
    B = channels.at(0);
    G = channels.at(1);
    R = channels.at(2);

    B = (B / 255. - 0.406) / 0.225;
    G = (G / 255. - 0.456) / 0.224;
    R = (R / 255. - 0.485) / 0.229;

    channel_p.push_back(R);
    channel_p.push_back(G);
    channel_p.push_back(B);

    Mat outt;
    merge(channel_p, outt);
    image_blob = outt;
}


// 读取txt文件
std::vector<String> readClassNames()
{
    std::vector<String> classNames;

    std::ifstream fp(labels_txt_file);
    if (!fp.is_open())
    {
        printf("could not open file...\n");
        exit(-1);
    }
    std::string name;
    while (!fp.eof())
    {
        std::getline(fp, name);
        if (name.length())
            classNames.push_back(name);
    }
    fp.close();
    return classNames;
}



int main()         // 返回值为整型带参的main函数. 函数体内使用或不使用argc和argv都可
{

    //environment （设置为VERBOSE（ORT_LOGGING_LEVEL_VERBOSE）时，方便控制台输出时看到是使用了cpu还是gpu执行）
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "OnnxModel");
    Ort::SessionOptions session_options;
    // 使用1个线程执行op,若想提升速度，增加线程数
    session_options.SetIntraOpNumThreads(1);
    CUDA加速开启(由于onnxruntime的版本太高，无cuda_provider_factory.h的头文件，加速可以使用onnxruntime V1.8的版本)
    //OrtSessionOptionsAppendExecutionProvider_CUDA(session_options, 0);
    // ORT_ENABLE_ALL: 启用所有可能的优化
    session_options.SetGraphOptimizationLevel(GraphOptimizationLevel::ORT_ENABLE_ALL);

    //load  model and creat session

#ifdef _WIN32
    const wchar_t* model_path = L"F:\\Pycharm\\PyCharm_Study\\Others\\c++_learning\\C++_Master\\Onnx\\classification\\vgg16.onnx";
#else
    const char* model_path = "F:\\Pycharm\\PyCharm_Study\\Others\\c++_learning\\C++_Master\\Onnx\\classification\\vgg16.onnx";
#endif

    printf("Using Onnxruntime C++ API\n");
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);
    // print model input layer (node names, types, shape etc.)
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;


    //model info
    // 获得模型又多少个输入和输出，一般是指对应网络层的数目
    // 一般输入只有图像的话input_nodes为1
    size_t num_input_nodes = session.GetInputCount();
    // 如果是多输出网络，就会是对应输出的数目
    size_t num_output_nodes = session.GetOutputCount();
    printf("Number of inputs = %zu\n", num_input_nodes);
    printf("Number of output = %zu\n", num_output_nodes);
    //获取输入name
    const char* input_name = session.GetInputName(0, allocator);               
    std::cout << "input_name:" << input_name << std::endl;
    //获取输出name
    const char* output_name = session.GetOutputName(0, allocator);
    std::cout << "output_name: " << output_name << std::endl;
    // 自动获取维度数量
    auto input_dims = session.GetInputTypeInfo(0).GetTensorTypeAndShapeInfo().GetShape();
    auto output_dims = session.GetOutputTypeInfo(0).GetTensorTypeAndShapeInfo().GetShape();
    std::cout << "input_dims:" << input_dims[0] << std::endl;
    std::cout << "output_dims:" << output_dims[0] << std::endl;    
    std::vector<const char*> input_names{ input_name };
    std::vector<const char*> output_names = { output_name };
    std::vector<const char*> input_node_names = { "input.1" };
    std::vector<const char*> output_node_names = { "70"};


    //加载图片
    Mat img = imread("F:\\Pycharm\\PyCharm_Study\\Others\\c++_learning\\C++_Master\\Onnx\\classification\\dog.jpg");
    Mat det1, det2;
    resize(img, det1, Size(256, 256), INTER_AREA);
    det1.convertTo(det1, CV_32FC3);
    PreProcess(det1, det2);         //标准化处理
    Mat blob = dnn::blobFromImage(det2, 1., Size(224, 224), Scalar(0, 0, 0), false, true);
    printf("Load success!\n");

    clock_t startTime, endTime;
    //创建输入tensor
    auto memory_info = Ort::MemoryInfo::CreateCpu(OrtAllocatorType::OrtArenaAllocator, OrtMemType::OrtMemTypeDefault);
    std::vector<Ort::Value> input_tensors;
    input_tensors.emplace_back(Ort::Value::CreateTensor<float>(memory_info, blob.ptr<float>(), blob.total(), input_dims.data(), input_dims.size()));
    /*cout << int(input_dims.size()) << endl;*/
    startTime = clock();

    推理(score model & input tensor, get back output tensor)
    auto output_tensors = session.Run(Ort::RunOptions{ nullptr }, input_node_names.data(), input_tensors.data(), input_names.size(), output_node_names.data(), output_node_names.size());
    endTime = clock();
    assert(output_tensors.size() == 1 && output_tensors.front().IsTensor());
    //除了第一个节点外，其他参数与原网络对应不上程序就会无法执行
    //第二个参数代表输入节点的名称集合
    //第四个参数1代表输入层的数目
    //第五个参数代表输出节点的名称集合
    //最后一个参数代表输出节点的数目
      获取输出(Get pointer to output tensor float values)
    float* floatarr = output_tensors[0].GetTensorMutableData<float>();     // 也可以使用output_tensors.front(); 获取list中的第一个元素变量  list.pop_front(); 删除list中的第一个位置的元素
    // 得到最可能分类输出
    Mat newarr = Mat_<double>(1, 1000); //定义一个1*1000的矩阵
    for (int i = 0; i < newarr.rows; i++)
    {
        for (int j = 0; j < newarr.cols; j++) //矩阵列数循环
        {
            newarr.at<double>(i, j) = floatarr[j];
        }
    }
    /*cout << newarr.size() << endl;*/

    vector<String> labels = readClassNames();
    for (int n = 0; n < newarr.rows; n++) {
        Point classNumber;
        double classProb;
        Mat probMat = newarr(Rect(0, n, 1000, 1)).clone();
        Mat result = probMat.reshape(1, 1);
        minMaxLoc(result, NULL, &classProb, NULL, &classNumber);
        int classidx = classNumber.x;
        printf("\n current image classification : %s, possible : %.2f\n", labels.at(classidx).c_str(), classProb);

        // 显示文本
        putText(img, labels.at(classidx), Point(10, 20), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.6, Scalar(0, 0, 255), 1, 1);
        imshow("Image Classification", img);
        waitKey(0);
    }

     计算运行时间
    std::cout << "The run time is:" << (double)(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC << "s" << std::endl;
    printf("Done!\n");
    system("pause");
    return 0;
}

参考资料

Install ONNX Runtime (ORT)

C++使用onnxruntime/opencv对onnx模型进行推理(附代码)

在C++上利用onnxruntime （CUDA）和 opencv 部署模型onnx