PaddleClas飞桨图像分类套件-技术圈

PaddleClas是飞桨图像分类套件，它是飞桨为工业界和学术界所准备的一个图像分类任务的工具集，助力使用者训练出更好的视觉模型和应用落地。

## CPU版本安装命令
pip install -f https://paddlepaddle.org.cn/pip/oschina/cpu paddlepaddle

## GPU版本安装命令
pip install -f https://paddlepaddle.org.cn/pip/oschina/gpu paddlepaddle-gpu

丰富的模型库

基于ImageNet1k分类数据集，PaddleClas提供ResNet、ResNet_vd、Res2Net、HRNet、MobileNetV3等23种系列的分类网络结构的简单介绍、论文指标复现配置，以及在复现过程中的训练技巧。与此同时，也提供了对应的117个图像分类预训练模型，并且基于TensorRT评估了服务器端模型的GPU预测时间，以及在骁龙855（SD855）上评估了移动端模型的CPU预测时间和存储大小。

上图对比了一些最新的面向服务器端应用场景的模型，在使用V100，FP32和TensorRT，batch size为1时的预测时间及其准确率，图中准确率83.0%的ResNet50_vd_ssld_v2和83.7%的ResNet101_vd_ssld，是采用PaddleClas提供的SSLD知识蒸馏方案训练的模型，其中v2表示在训练时添加了AutoAugment数据增广策略。图中相同颜色和符号的点代表同一系列不同规模的模型。不同模型的简介、FLOPS、Parameters以及详细的GPU预测时间(包括不同batchsize的T4卡预测速度)请参考文档教程中的模型库章节。

上图对比了一些最新的面向移动端应用场景的模型，在骁龙855（SD855）上预测一张图像的时间和其准确率，包括MobileNetV1系列、MobileNetV2系列、MobileNetV3系列和ShuffleNetV2系列。图中准确率79%的MV3_large_x1_0_ssld（M是MobileNet的简称），71.3%的MV3_small_x1_0_ssld、76.74%的MV2_ssld和77.89%的MV1_ssld，是采用PaddleClas提供的SSLD蒸馏方法训练的模型。MV3_large_x1_0_ssld_int8是进一步进行INT8量化的模型。不同模型的简介、FLOPS、Parameters和模型存储大小请参考文档教程中的模型库章节。

TODO
EfficientLite、GhostNet、RegNet、ResNeSt的论文指标复现和性能评估

高阶优化支持

除了提供丰富的分类网络结构和预训练模型，PaddleClas也支持了一系列有助于图像分类任务效果和效率提升的算法或工具。

SSLD知识蒸馏

知识蒸馏是指使用教师模型(teacher model)去指导学生模型(student model)学习特定任务，保证小模型在参数量不变的情况下，得到比较大的效果提升，甚至获得与大模型相似的精度指标。PaddleClas提供了一种简单的半监督标签知识蒸馏方案（SSLD，Simple Semi-supervised Label Distillation），使用该方案，模型效果普遍提升3%以上，一些蒸馏模型提升效果如下图所示：

以在ImageNet1K蒸馏模型为例，SSLD知识蒸馏方案框架图如下，该方案的核心关键点包括教师模型的选择、loss计算方式、迭代轮数、无标签数据的使用、以及ImageNet1k蒸馏finetune，每部分的详细介绍以及实验介绍请参考文档教程中的知识蒸馏章节。

数据增广

在图像分类任务中，图像数据的增广是一种常用的正则化方法，可以有效提升图像分类的效果，尤其对于数据量不足或者模型网络较大的场景。常用的数据增广可以分为3类，图像变换类、图像裁剪类和图像混叠类，如下图所示。图像变换类是指对全图进行一些变换，例如AutoAugment，RandAugment。图像裁剪类是指对图像以一定的方式遮挡部分区域的变换，例如CutOut，RandErasing，HideAndSeek，GridMask。图像混叠类是指多张图进行混叠一张新图的变换，例如Mixup，Cutmix。

PaddleClas提供了上述8种数据增广算法的复现和在统一实验环境下的效果评估。下图展示了不同数据增广方式在ResNet50上的表现, 与标准变换相比，采用数据增广，识别准确率最高可以提升1%。每种数据增广方法的详细介绍、对比的实验环境请参考文档教程中的数据增广章节。