Horizon 模型多 Batch 配置

一、基础概念

在 Horizon 模型转换与部署中,涉及三个关键参数:input_shape、input_batch、separate_batch。理解这三个参数的作用与限制,是正确配置模型的前提。

input_shape

input_shape 定义模型输入张量的维度,格式为 N x C x H x W。

单 batch(N=1):

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1 x 3 x 224 x 224

多 batch(N>1,静态):

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4 x 3 x 224 x 224

第一维 N 就是 batch size。直接在 input_shape 里写多少,模型就固定接受多少张图。

input_batch

input_batch 不是对 input_shape 的替代,而是一种​扩展机制​:把一个 batch=1 的模型,在编译阶段扩展成 batch=N 的模型。

使用前提:

  • input_shape 第一维必须为 1
  • 原始 ONNX 模型本身需支持 batch 推理

配置示例:

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input_shape: 1x3x224x224input_batch: 4

最终生成的模型支持 batch=4 的输入。

与直接写 4x3x224x224 的区别:

separate_batch

separate_batch 控制多 batch 情况下,输入数据的内存组织方式。

separate_batch: False(默认)

所有 batch 数据必须在连续内存中一次性送入:

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[ image0 | image1 | image2 | image3 ]  →  shape: (4, 3, 224, 224)

separate_batch: True

每个 batch 独立送入,不要求内存连续:

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image0  →  shape: (1, 3, 224, 224)
image1  →  shape: (1, 3, 224, 224)
image2  →  shape: (1, 3, 224, 224)
image3  →  shape: (1, 3, 224, 224)

在配置了 input_batch 参数时,该参数配置才有效。

这个选项主要用于 NV12 / pyramid 图像输入场景,因为摄像头出来的帧天然是一帧一帧独立的,无法合并为连续 buffer。

二、两种模型导出形态

明确了三个参数之后,模型导出主要对应两种形态。

形态一:静态多 Batch 模型

input_shape 直接写目标 batch size,例如:

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input_shape: 4x3x224x224

编译时 batch 就固定了。

特点与限制:

  • batch size 不可修改
  • 校准数据(calibration data)的 shape 必须与之完全匹配,即也需要是 (4, 3, 224, 224)
  • 不支持 input_batch 参数(两者冲突)
  • 不涉及 separate_batch,输入本身就是连续 tensor

形态二:动态多 Batch 模型

input_shape 保持 batch=1,用 input_batch 指定目标 batch size:

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input_shape: 1x3x224x224input_batch: 4

特点与限制:

  • 校准数据只需 batch=1,准备简单
  • batch size 可以在不同部署场景中灵活调整,只需修改 input_batch
  • 推理时实际送入的是 batch=4 的数据,runtime 内部负责调度
  • 是工程部署的推荐方式

三、三种部署方案

根据输入数据来源和处理方式的不同,实际部署中对应三种方案。

方案一:静态多 Batch + Featuremap 输入

适用场景:

输入数据已经过外部预处理(resize、归一化等),以 tensor 形式直接输入,不走板端图像处理流水线。模型 shape 固定,batch 不需要变化。

配置:

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input_type_rt: featuremapinput_type_train: featuremap

数据准备:

校准数据和推理数据的 shape 必须是 (4, 3, 224, 224),即每次喂入 4 张已预处理完的图像 tensor,合并在连续内存中。

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# 示例:构造 batch=4 的校准数据import numpy as npbatch_data = np.stack([img0, img1, img2, img3], axis=0)  # shape: (4, 3, 224, 224)

注意:

不能在此方案中使用板端 resize / crop 等图像预处理操作,一旦 batch > 1 并且使用了图像预处理,编译阶段就会报错:

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Insert image convert/resize for batched input is not allowed

方案二:动态多 Batch + Featuremap 输入

适用场景:

同样是预处理好的 tensor 输入,但希望部署更灵活,不想每次改 batch 都重新编译,或者校准数据准备成本较高。

配置:

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input_shape: 1x3x224x224input_type_rt: featuremapinput_type_train: featuremapinput_batch: 4

数据准备:

校准数据只需准备 batch=1 的单张图:

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# 校准数据:单张预处理图,shape: (1, 3, 224, 224)calib_data = preprocess(image)  # shape: (1, 3, 224, 224)

推理时 runtime 会自动将 batch 扩展为 4:

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输入: (1, 3, 224, 224)  →  runtime 内部扩展  →  实际推理: batch=4

这是工程部署最推荐的方式。 配置简单,校准数据准备成本低,部署灵活。

方案三:NV12 图像输入 + separate_batch

适用场景:

输入来自摄像头、图像 pipeline(pyramid / resizer),数据格式为 NV12(YUV420),不经过外部预处理,直接送原始图像帧。

配置:

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input_type_rt: nv12input_batch: 4input_shape: '1x3x224x224'separate_batch: True

数据准备:

每帧图像独立送入,不需要拼接为连续 buffer:

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# 每帧独立,shape: (1, 3, 224, 224)# ...

关键限制:

  • separate_batch 必须设为 True,否则 NV12 输入无法正确处理

四、常见错误与解决方法

错误一:batch>1 时使用了板端图像预处理

报错:

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error: insert image convert/resize  for batched input is not allowed, got 4
ERROR *** ERROR-OCCUR-DURING hbdk.insert_image_convert ***, error message: error detected

原因:

input_type_rt 设置为 nv12 或 yuv 等图像类型,同时 batch > 1。板端图像预处理不支持批量操作。

解决方法:

改为 featuremap 输入,在外部完成预处理再送入模型:

或者将 separate_batch 设为 True

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input_type_rt: featuremapinput_type_train: featuremap

错误二:校准数据 shape 与模型不匹配

报错:

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ERROR cannot reshape array of size 602112 into shape (1,3,224,224)
 ERROR The file batch_00000.rgb.npy load failed, please double check the input.

原因:

模型是静态 batch=4(input_shape: 4x3x224x224),但校准数据准备的是 batch=1 的 .npy 文件。

解决方法:

重新打包校准数据,使 shape 与 input_shape 匹配:

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import numpy as np
# 原始单张数据single = np.load("calib_single.npy")  # shape: (1, 3, 224, 224)
# 打包为 batch=4batch4 = np.stack([single] * 4, axis=0)  # shape: (4, 3, 224, 224)np.save("calib_batch4.npy", batch4)

或者改用动态多 batch 方案(方案二),从根本上规避这个问题。

五、方案对比与选型建议

方案 输入类型 input_shape input_batch separate_batch
静态多 batch featuremap 4x3x224x224 不使用 不适用
动态多 batch featuremap 1x3x224x224 4 不适用
NV12 图像输入 nv12 1x3x224x224 4 TRUE
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