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Signatures dans TensorFlow Lite

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TensorFlow Lite prend en charge la conversion des spécifications d'entrée/sortie du modèle TensorFlow en modèles TensorFlow Lite. Les spécifications d'entrée/sortie sont appelées "signatures". Les signatures peuvent être spécifiées lors de la construction d'un SavedModel ou de la création de fonctions concrètes.

Les signatures dans TensorFlow Lite offrent les fonctionnalités suivantes :

  • Ils spécifient les entrées et les sorties du modèle TensorFlow Lite converti en respectant les signatures du modèle TensorFlow.
  • Autorisez un seul modèle TensorFlow Lite à prendre en charge plusieurs points d'entrée.

La signature est composée de trois pièces :

  • Entrées : mappage des entrées du nom d'entrée dans la signature à un tenseur d'entrée.
  • Sorties : mappage pour le mappage de sortie du nom de sortie dans la signature à un tenseur de sortie.
  • Clé de signature : Nom qui identifie un point d'entrée du graphe.

Installer

import tensorflow as tf

Exemple de modèle

Disons que nous avons deux tâches, par exemple, l'encodage et le décodage, en tant que modèle TensorFlow :

class Model(tf.Module):

  @tf.function(input_signature=[tf.TensorSpec(shape=[None], dtype=tf.float32)])
  def encode(self, x):
    result = tf.strings.as_string(x)
    return {
         "encoded_result": result
    }

  @tf.function(input_signature=[tf.TensorSpec(shape=[None], dtype=tf.string)])
  def decode(self, x):
    result = tf.strings.to_number(x)
    return {
         "decoded_result": result
    }

Du point de vue de la signature, le modèle TensorFlow ci-dessus peut être résumé comme suit :

  • Signature

    • Clé : encoder
    • Entrées : {"x"}
    • Sortie : {"encoded_result"}
  • Signature

    • Clé : décoder
    • Entrées : {"x"}
    • Sortie : {"decoded_result"}

Convertir un modèle avec Signatures

Les API de conversion TensorFlow Lite apporteront les informations de signature ci-dessus dans le modèle TensorFlow Lite converti.

Cette fonctionnalité de conversion est disponible sur toutes les API de conversion à partir de TensorFlow version 2.7.0. Voir des exemples d'utilisations.

À partir du modèle enregistré

model = Model()

# Save the model
SAVED_MODEL_PATH = 'content/saved_models/coding'

tf.saved_model.save(
    model, SAVED_MODEL_PATH,
    signatures={
      'encode': model.encode.get_concrete_function(),
      'decode': model.decode.get_concrete_function()
    })

# Convert the saved model using TFLiteConverter
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_saved_model(SAVED_MODEL_PATH)
converter.target_spec.supported_ops = [
    tf.lite.OpsSet.TFLITE_BUILTINS,  # enable TensorFlow Lite ops.
    tf.lite.OpsSet.SELECT_TF_OPS  # enable TensorFlow ops.
]
tflite_model = converter.convert()

# Print the signatures from the converted model
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)
signatures = interpreter.get_signature_list()
print(signatures)
2021-11-15 12:17:48.388332: W tensorflow/python/util/util.cc:368] Sets are not currently considered sequences, but this may change in the future, so consider avoiding using them.
INFO:tensorflow:Assets written to: content/saved_models/coding/assets
2021-11-15 12:17:48.727484: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:363] Ignored output_format.
2021-11-15 12:17:48.727522: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:366] Ignored drop_control_dependency.
WARNING:absl:Buffer deduplication procedure will be skipped when flatbuffer library is not properly loaded
2021-11-15 12:17:48.727529: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:372] Ignored change_concat_input_ranges.
2021-11-15 12:17:48.767576: W tensorflow/compiler/mlir/lite/flatbuffer_export.cc:1891] TFLite interpreter needs to link Flex delegate in order to run the model since it contains the following Select TFop(s):
Flex ops: FlexAsString, FlexStringToNumber
Details:
    tf.AsString(tensor<?xf32>) -> (tensor<?x!tf_type.string>) : {device = "", fill = "", precision = -1 : i64, scientific = false, shortest = false, width = -1 : i64}
    tf.StringToNumber(tensor<?x!tf_type.string>) -> (tensor<?xf32>) : {device = "", out_type = f32}
See instructions: https://www.tensorflow.org/lite/guide/ops_select
{'decode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['decoded_result']}, 'encode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['encoded_result']} }
INFO: Created TensorFlow Lite delegate for select TF ops.
INFO: TfLiteFlexDelegate delegate: 1 nodes delegated out of 1 nodes with 1 partitions.

Du modèle Keras

# Generate a Keras model.
keras_model = tf.keras.Sequential(
    [
        tf.keras.layers.Dense(2, input_dim=4, activation='relu', name='x'),
        tf.keras.layers.Dense(1, activation='relu', name='output'),
    ]
)

# Convert the keras model using TFLiteConverter.
# Keras model converter API uses the default signature automatically.
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_keras_model(keras_model)
tflite_model = converter.convert()

# Print the signatures from the converted model
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)

signatures = interpreter.get_signature_list()
print(signatures)
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmplhr7j714/assets
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmplhr7j714/assets
2021-11-15 12:17:49.368226: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:363] Ignored output_format.
2021-11-15 12:17:49.368264: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:366] Ignored drop_control_dependency.
WARNING:absl:Buffer deduplication procedure will be skipped when flatbuffer library is not properly loaded
{'serving_default': {'inputs': ['x_input'], 'outputs': ['output']} }

À partir de fonctions concrètes

model = Model()

# Convert the concrete functions using TFLiteConverter
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_concrete_functions(
    [model.encode.get_concrete_function(),
     model.decode.get_concrete_function()], model)
converter.target_spec.supported_ops = [
    tf.lite.OpsSet.TFLITE_BUILTINS,  # enable TensorFlow Lite ops.
    tf.lite.OpsSet.SELECT_TF_OPS  # enable TensorFlow ops.
]
tflite_model = converter.convert()

# Print the signatures from the converted model
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)
signatures = interpreter.get_signature_list()
print(signatures)
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmpc14_l70o/assets
INFO:tensorflow:Assets written to: /tmp/tmpc14_l70o/assets
2021-11-15 12:17:49.538814: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:363] Ignored output_format.
2021-11-15 12:17:49.538850: W tensorflow/compiler/mlir/lite/python/tf_tfl_flatbuffer_helpers.cc:366] Ignored drop_control_dependency.
WARNING:absl:Buffer deduplication procedure will be skipped when flatbuffer library is not properly loaded
{'decode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['decoded_result']}, 'encode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['encoded_result']} }
2021-11-15 12:17:49.572773: W tensorflow/compiler/mlir/lite/flatbuffer_export.cc:1891] TFLite interpreter needs to link Flex delegate in order to run the model since it contains the following Select TFop(s):
Flex ops: FlexAsString, FlexStringToNumber
Details:
    tf.AsString(tensor<?xf32>) -> (tensor<?x!tf_type.string>) : {device = "", fill = "", precision = -1 : i64, scientific = false, shortest = false, width = -1 : i64}
    tf.StringToNumber(tensor<?x!tf_type.string>) -> (tensor<?xf32>) : {device = "", out_type = f32}
See instructions: https://www.tensorflow.org/lite/guide/ops_select

Exécuter les signatures

Les API d'inférence TensorFlow prennent en charge les exécutions basées sur les signatures :

  • Accéder aux tenseurs d'entrées/sorties par les noms des entrées et sorties, spécifiés par la signature.
  • Exécuter chaque point d'entrée du graphe séparément, identifié par la clé de signature.
  • Prise en charge de la procédure d'initialisation de SavedModel.

Des liaisons de langage Java, C++ et Python sont actuellement disponibles. Voir exemple les sections ci-dessous.

Java

try (Interpreter interpreter = new Interpreter(file_of_tensorflowlite_model)) {
  // Run encoding signature.
  Map<String, Object> inputs = new HashMap<>();
  inputs.put("x", input);
  Map<String, Object> outputs = new HashMap<>();
  outputs.put("encoded_result", encoded_result);
  interpreter.runSignature(inputs, outputs, "encode");

  // Run decoding signature.
  Map<String, Object> inputs = new HashMap<>();
  inputs.put("x", encoded_result);
  Map<String, Object> outputs = new HashMap<>();
  outputs.put("decoded_result", decoded_result);
  interpreter.runSignature(inputs, outputs, "decode");
}

C++

SignatureRunner* encode_runner =
    interpreter->GetSignatureRunner("encode");
encode_runner->ResizeInputTensor("x", {100});
encode_runner->AllocateTensors();

TfLiteTensor* input_tensor = encode_runner->input_tensor("x");
float* input = input_tensor->data.f;
// Fill `input`.

encode_runner->Invoke();

const TfLiteTensor* output_tensor = encode_runner->output_tensor(
    "encoded_result");
float* output = output_tensor->data.f;
// Access `output`.

Python

# Load the TFLite model in TFLite Interpreter
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_content=tflite_model)

# Print the signatures from the converted model
signatures = interpreter.get_signature_list()
print('Signature:', signatures)

# encode and decode are callable with input as arguments.
encode = interpreter.get_signature_runner('encode')
decode = interpreter.get_signature_runner('decode')

# 'encoded' and 'decoded' are dictionaries with all outputs from the inference.
input = tf.constant([1, 2, 3], dtype=tf.float32)
print('Input:', input)
encoded = encode(x=input)
print('Encoded result:', encoded)
decoded = decode(x=encoded['encoded_result'])
print('Decoded result:', decoded)
Signature: {'decode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['decoded_result']}, 'encode': {'inputs': ['x'], 'outputs': ['encoded_result']} }
Input: tf.Tensor([1. 2. 3.], shape=(3,), dtype=float32)
Encoded result: {'encoded_result': array([b'1.000000', b'2.000000', b'3.000000'], dtype=object)}
Decoded result: {'decoded_result': array([1., 2., 3.], dtype=float32)}

Limites connues

  • Comme l'interpréteur TFLite ne garantit pas la sécurité des threads, les exécuteurs de signature du même interpréteur ne seront pas exécutés simultanément.
  • La prise en charge de C/iOS/Swift n'est pas encore disponible.

Mises à jour

  • Version 2.7
    • La fonction de signature multiple est implémentée.
    • Toutes les API de conversion de la version deux génèrent des modèles TensorFlow Lite avec signature.
  • Version 2.5
    • Fonction de signature est disponible via le from_saved_model API de conversion.