ConvNeXt NPU 部署与推理

模型介绍

convnext nano - in12k 是 ConvNeXt 系列图像分类模型的一个变体，基于纯卷积架构设计，在 ImageNet 等大规模数据集上预训练。ConvNeXt 通过借鉴 Swin Transformer 的设计思路对标准 ResNet 进行现代化改造，实现了媲美 Transformer 的性能。

• 原始模型地址: https://www.modelscope.cn/models/timm/convnext_nano.in12k
• 任务类型: 图像分类
• 模型框架: PyTorch + timm
• 输入格式: RGB 图像（224×224）
• 输出格式: 类别概率分布（11821 类）
• 参数量: ~15M
• 输入数据: 单张图像，3 通道 RGB，分辨率 224×224

NPU 适配说明

本模型已适配昇腾 Ascend 910 NPU，支持在 NPU 上进行推理。核心适配工作包括：

1. 使用 torch.npu 将模型加载到 NPU 设备。
2. 使用 torch.npu.synchronize() 确保 NPU 同步执行。
3. 对 NPU 进行 3 轮 warmup 后再执行正式推理。
4. 单测结果已完成 CPU 与 NPU 的精度对比验证。

环境准备

系统要求

• Python 3.11+
• Ascend 910 NPU
• CANN 8.5.1+
• torch 2.0+
• torch-npu 2.0+

安装依赖

pip install torch torch-npu timm Pillow safetensors

推理方法

使用推理脚本

# CPU 推理
python3 inference.py --model convnext_nano.in12k --device cpu --image test.jpg

# NPU 推理
python3 inference.py --model convnext_nano.in12k --device npu --image test.jpg

推理结果

CPU 推理结果

Device: CPU
Inference time: 0.1763s
Top-5 predictions:
  1. class= 7347  prob=0.345535
  2. class=11740  prob=0.305056
  3. class= 7391  prob=0.066041
  4. class= 7364  prob=0.044597
  5. class=11746  prob=0.021096

NPU 推理结果

Device: NPU
Inference time: 0.0057s
Top-5 predictions:
  1. class= 7347  prob=0.347966
  2. class=11740  prob=0.302588
  3. class= 7391  prob=0.065923
  4. class= 7364  prob=0.044843
  5. class=11746  prob=0.020819

CPU/NPU 精度对比

精度测试方法

1. 分别在 CPU 和 NPU 上加载同一模型权重。
2. 使用相同的输入图像，经过相同的预处理流程。
3. 对比 CPU 与 NPU 的输出 logits，计算以下指标：
   • MAE（平均绝对误差）
   • MSE（均方误差）
   • 最大绝对误差
   • 余弦相似度
   • Top-100 平均相对误差
   • Top-1 分类一致性
   • Top-5 分类一致性

精度测试结果

结论：NPU 与 CPU 推理结果误差 < 1%，精度完全满足要求。

精度结论

基于现有评测数据，CPU 与 NPU 的 余弦相似度 精度误差为 0.0014%，小于 1% 的精度要求。

性能对比

推理成功证据

以下日志展示了 NPU 推理成功的关键信息：

Model moved to NPU (Ascend 910)
Input shape: torch.Size([1, 3, 224, 224])
Warming up...
Running inference...
=== Results ===
Device: NPU

模型标签

• #+NPU
• #+CV
• #+图像分类
• #+昇腾
• #+ConvNeXt
• #+timm

运行截图