finetune_fast_scnn.md

# Fast-SCNN模型训练教程

* 本教程旨在介绍如何通过使用PaddleSeg提供的 ***`Fast_scnn_cityscapes`*** 预训练模型在自定义数据集上进行训练。

* 在阅读本教程前，请确保您已经了解过PaddleSeg的[快速入门](../README.md#快速入门)和[基础功能](../README.md#基础功能)等章节，以便对PaddleSeg有一定的了解

* 本教程的所有命令都基于PaddleSeg主目录进行执行

## 一. 准备待训练数据

我们提前准备好了一份数据集，通过以下代码进行下载

```shell
python dataset/download_pet.py
```

## 二. 下载预训练模型

```shell
python pretrained_model/download_model.py fast_scnn_cityscapes
```

## 三. 准备配置

接着我们需要确定相关配置，从本教程的角度，配置分为三部分：

* 数据集
  * 训练集主目录
  * 训练集文件列表
  * 测试集文件列表
  * 评估集文件列表
* 预训练模型
  * 预训练模型名称
  * 预训练模型的backbone网络
  * 预训练模型的Normalization类型
  * 预训练模型路径
* 其他
  * 学习率
  * Batch大小
  * ...

在三者中，预训练模型的配置尤为重要，如果模型或者BACKBONE配置错误，会导致预训练的参数没有加载，进而影响收敛速度。预训练模型相关的配置如第二步所展示。

数据集的配置和数据路径有关，在本教程中，数据存放在`dataset/mini_pet`中

其他配置则根据数据集和机器环境的情况进行调节，最终我们保存一个如下内容的yaml配置文件，存放路径为**configs/fast_scnn_pet.yaml**

```yaml
# 数据集配置
DATASET:
    DATA_DIR: "./dataset/mini_pet/"
    NUM_CLASSES: 3
    TEST_FILE_LIST: "./dataset/mini_pet/file_list/test_list.txt"
    TRAIN_FILE_LIST: "./dataset/mini_pet/file_list/train_list.txt"
    VAL_FILE_LIST: "./dataset/mini_pet/file_list/val_list.txt"
    VIS_FILE_LIST: "./dataset/mini_pet/file_list/test_list.txt"

# 预训练模型配置
MODEL:
    MODEL_NAME: "fast_scnn"
    DEFAULT_NORM_TYPE: "bn"

# 其他配置
TRAIN_CROP_SIZE: (512, 512)
EVAL_CROP_SIZE: (512, 512)
AUG:
    AUG_METHOD: "unpadding"
    FIX_RESIZE_SIZE: (512, 512)
BATCH_SIZE: 4
TRAIN:
    PRETRAINED_MODEL_DIR: "./pretrained_model/fast_scnn_cityscapes/"
    MODEL_SAVE_DIR: "./saved_model/fast_scnn_pet/"
    SNAPSHOT_EPOCH: 10
TEST:
    TEST_MODEL: "./saved_model/fast_scnn_pet/final"
SOLVER:
    NUM_EPOCHS: 100
    LR: 0.005
    LR_POLICY: "poly"
    OPTIMIZER: "sgd"
```

## 四. 配置/数据校验

在开始训练和评估之前，我们还需要对配置和数据进行一次校验，确保数据和配置是正确的。使用下述命令启动校验流程

```shell
python pdseg/check.py --cfg ./configs/fast_scnn_pet.yaml
```


## 五. 开始训练

校验通过后，使用下述命令启动训练

```shell
python pdseg/train.py --use_gpu --cfg ./configs/fast_scnn_pet.yaml
```

## 六. 进行评估

模型训练完成，使用下述命令启动评估

```shell
python pdseg/eval.py --use_gpu --cfg ./configs/fast_scnn_pet.yaml
```


## 七. 实时分割模型推理时间比较

| 模型 | eval size | inference time | mIoU on cityscape val|
|---|---|---|---|
| DeepLabv3+/MobileNetv2/bn | (1024, 2048) |16.14ms| 0.698|
| ICNet/bn |(1024, 2048) |8.76ms| 0.6831 |
| Fast-SCNN/bn | (1024, 2048) |6.28ms| 0.6964 |

上述测试环境为v100. 测试使用paddle的推理接口[zero_copy](https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/develop/advanced_guide/inference_deployment/inference/python_infer_cn.html#id8)的方式，模型输出是类别，即argmax后的值。