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Firme in TensorFlow Lite

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TensorFlow Lite supporta la conversione delle specifiche di input/output del modello TensorFlow in modelli TensorFlow Lite. Le specifiche di input/output sono chiamate "firme". Le firme possono essere specificate durante la creazione di un SavedModel o la creazione di funzioni concrete.

Le firme in TensorFlow Lite forniscono le seguenti funzionalità:

Specificano input e output del modello TensorFlow Lite convertito rispettando le firme del modello TensorFlow.
Consenti a un singolo modello TensorFlow Lite di supportare più punti di ingresso.

La firma è composta da tre pezzi:

Input: mappa per input dal nome di input nella firma a un tensore di input.
Output: mappa per la mappatura dell'output dal nome dell'output nella firma a un tensore dell'output.
Chiave di firma: nome che identifica un punto di ingresso del grafico.

Impostare

import tensorflow as tf

Modello di esempio

Supponiamo di avere due attività, ad esempio codifica e decodifica, come modello 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
    }

Dal punto di vista della firma, il modello TensorFlow di cui sopra può essere riassunto come segue:

Firma
- Chiave: codifica
- Ingressi: {"x"}
- Risultato: {"encoded_result"}
Firma
- Chiave: decodifica
- Ingressi: {"x"}
- Risultato: {"decoded_result"}

Converti un modello con le firme

Le API del convertitore TensorFlow Lite porteranno le informazioni sulla firma di cui sopra nel modello TensorFlow Lite convertito.

Questa funzionalità di conversione è disponibile su tutte le API del convertitore a partire dalla versione 2.7.0 di TensorFlow. Vedi esempi di utilizzo.

Dal modello salvato

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.

Dal modello 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']} }

Dalle funzioni concrete

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

Esegui firme

Le API di inferenza TensorFlow supportano le esecuzioni basate sulla firma:

Accedere ai tensori di input/output attraverso i nomi degli input e degli output, specificati dalla firma.
Eseguendo separatamente ogni punto di ingresso del grafico, identificato dalla chiave di firma.
Supporto per la procedura di inizializzazione del SavedModel.

Sono attualmente disponibili le associazioni dei linguaggi Java, C++ e Python. Vedi esempio le sezioni seguenti.

Giava

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`.

Pitone

# 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)}

Limitazioni note

Poiché l'interprete TFLite non garantisce la sicurezza del thread, i corridori di firma dello stesso interprete non verranno eseguiti contemporaneamente.
Il supporto per C/iOS/Swift non è ancora disponibile.

Aggiornamenti

Versione 2.7
- La funzione di firma multipla è implementata.
- Tutte le API del convertitore dalla versione due generano modelli TensorFlow Lite abilitati per la firma.
Versione 2.5
- Funzione di firma è disponibile attraverso la from_saved_model API convertitore.