FCOS检测模型训练
这篇教程以FCOS-efficientnet为例，告诉大家如何使用HAT算法包训练一个定点的检测模型。 在开始量化感知训练，也就是定点模型训练之前，首先需要训练一个精度较高的纯浮点模型，然后基于这个纯浮点模型做finetune，就可以快速的训练出定点模型。 所以我们从训练一个纯浮点的FCOS-efficientnet模型开始讲起。
训练流程
如果你只是想简单的把 FCOS-efficientnet 的模型训练起来，那么可以首先阅读一下这一章的内容。
和其他任务一样，对于所有的训练，评测任务，HAT统一采用 tools + config 的形式来完成。在准备好原始数据集之后，可以通过下面的流程，方便地完成整个训练的流程。
数据集准备
在开始训练模型之前，第一步是需要准备好数据集，这里我们下载MSCOCO的 train2017.zip 和 val2017.zip 做为网络的训练集和验证集，同时需要下载相应的标签数据 annotations_trainval2017.zip，解压缩之后数据目录结构如下所示：
同时，为了提升训练的速度，我们对原始的jpg格式的数据集做了一个打包，将其转换成lmdb格式的数据集。只需要运行下面的脚本，就可以成功实现转换：
上面这两条命令分别对应着转换训练数据集和验证数据集，打包完成之后，data目录下的文件结构应该如下所示：
train_lmdb 和 val_lmdb 就是打包之后的训练数据集和验证数据集，也是网络最终读取的数据集。
模型训练
数据集准备好之后，就可以开始训练浮点型的FCOS-efficientnet检测网络了。在网络训练开始之前，你可以使用以下命令先测试一下网络的计算量和参数数量：
如果你只是单纯的想启动这样的训练任务，只需要运行下面的命令就可以：
以上命令分别完成浮点模型和定点模型的训练，其中定点模型的训练需要以训练好的浮点模型为基础，具体内容请阅读 量化感知训练（QAT） 章节的内容。
导出定点模型
完成量化训练后，便可以开始导出定点模型。可以通过下面命令来导出：
模型验证
在完成训练之后，可以得到训练完成的浮点、量化或定点模型。和训练方法类似，我们可以用相同方法来对训好的模型做指标验证，得到为 Float 、Calibration 和 Quantized 的指标，分别为浮点、量化和完全定点的指标。
和训练模型时类似， --stage 后面的参数为 "float" 、 "calibration" 时，分别可以完成对训练好的浮点模型、量化模型的验证。
定点模型精度验证可使用下面命令，但需要注意是必须要先导出hbir：
模型推理和结果可视化
HAT 提供了 infer_hbir.py 脚本提供了对定点模型的推理结果进行可视化展示：
定点模型检查和编译
在HAT中集成的量化训练工具链主要是为了地平线的计算平台准备的，因此，对于量化模型的检查和编译是必须的。
我们在HAT中提供了模型检查的接口，可以在定义好量化模型之后，先检查能否在 BPU 上正常运行：
在模型训练完成后，可以通过 compile_perf_hbir 脚本将量化模型编译成可以上板运行的 hbm 文件，同时该工具也能预估在 BPU 上的运行性能：
以上就是从数据准备到生成量化可部署模型的全过程。
训练细节
在这个说明中，我们对模型训练需要注意的一些事项进行说明，主要为 config 的一些相关设置。
模型构建
fcos的网络结构可以参考 论文， 这里不做详细介绍。我们通过在config配置文件中定义 model 这样的一个dict型变量，就可以方便的实现对模型的定义和修改。
其中， model 下面的 type 表示定义的模型名称，剩余的变量表示模型的其他组成部分。
这样定义模型的好处在于我们可以很方便的替换我们想要的结构。例如，如果我们想训练一个backbone为resnet50的模型，只需要将 model 下面的 backbone 替换掉就可以。
数据增强
跟 model 的定义一样，数据增强的流程是通过在config配置文件中定义 data_loader 和 val_data_loader 这两个dict来实现的，分别对应着训练集和验证集的处理流程。以 data_loader 为例：
其中type直接用的pytorch自带的接口torch.utils.data.DataLoader，表示的是将 batch_size 大小的图片组合到一起。 这里面唯一需要关注的可能是 dataset 这个变量， CocoFromLMDB 表示从lmdb数据集中读取图片，路径也就是我们在第一部分数据集准备中提到的路径。
transforms 下面包含着一系列的数据增强。 val_data_loader 中除了图片翻转（RandomFlip），其他的数据变换和 data_loader 一致。
你也可以通过在 transforms 中插入新的dict实现自己希望的数据增强操作。
训练策略
为了训练一个精度高的模型，好的训练策略是必不可少的。对于每一个训练任务而言，相应的训练策略同样都定义在其中的config文件中，从 float_trainer 这个变量就可以看出来。
float_trainer 从大局上定义了我们的训练方式，包括使用多卡分布式训练（distributed_data_parallel_trainer），模型训练的epoch次数，以及优化器的选择。
同时 callbacks 中体现了模型在训练过程中使用到的小策略以及您想实现的操作，包括学习率的变换方式（WarmupStepLrUpdater），在训练过程中验证模型的指标（Validation），以及保存（Checkpoint）模型的操作。当然，如果你有自己希望模型在训练过程中实现的操作，也可以按照这种dict的方式添加。
float_trainer 负责将整个训练的逻辑给串联起来，其中也会负责模型的pretrain。
如果需要复现精度，config中的训练策略最好不要修改。否则可能会有意外的训练情况出现。
通过上面的介绍，你应该对config文件的功能有了一个比较清楚的认识。然后通过前面提到的训练脚本，就可以训练一个高精度的纯浮点的检测模型。 当然训练一个好的检测模型不是我们最终的目的，它只是做为一个pretrain为我们后面训练定点模型服务的。
量化模型训练
当我们有了纯浮点模型之后，就可以开始训练相应的定点模型了。和浮点训练的方式一样，我们只需要通过运行下面的脚本就可以训练定点模型了。 不过这里需要说明的是，FCOS在量化训练过程中建议加上calibration的流程。calibration可以为QAT的量化训练提供一个更好的初始化参数。
可以看到，我们的配置文件没有改变，只改变了 stage 的类型。此时我们使用的训练策略来自于config文件中的qat_trainer。
quantize参数的值不同
当我们训练量化模型的时候，需要设置quantize=True，此时相应的浮点模型会被转换成量化模型，相关代码如下：
关于量化训练中的关键步骤，比如准备浮点模型、算子替换、插入量化和反量化节点、设置量化参数以及算子的融合等，请阅读 量化感知训练（QAT） 章节的内容。
训练策略不同
正如我们之前所说，量化训练其实是在纯浮点训练基础上的finetue。因此量化训练的时候，我们的初始学习率设置为浮点训练的十分之一，训练的epoch次数也大大减少，最重要的是 model 定义的时候，我们的 pretrained 需要设置成已经训练出来的纯浮点模型的地址。
做完这些简单的调整之后，就可以开始训练我们的量化模型了。