YOLOv9推理详解及部署实现

- 前言
- 零、YOLOv9简介
- 一、YOLOv9推理(Python)
- - 1. YOLOv9预测
  - 2. YOLOv9预处理
  - 3. YOLOv9后处理
  - 4. YOLOv9推理
- 二、YOLOv9推理(C++)
- - 1. ONNX导出
  - 2. YOLOv9预处理
  - 3. YOLOv9后处理
  - 4. YOLOv9推理
- 三、YOLOv9部署
- - 1. 源码下载
  - 2. 环境配置
  - - 2.1 配置CMakeLists.txt
    - 2.2 配置Makefile
  - 3. ONNX导出
  - 4. 源码修改
  - 5. 运行
- 结语
- 下载链接
- 参考

前言

梳理下 YOLOv9 的预处理和后处理流程，顺便让 tensorRT_Pro 支持 YOLOv9

Note：本文相关实现并非官方原版而是集成到 ultralytics 中的 YOLOv9，目前 YOLOv9 的 N、S、M 模型尚未放出，因此本次实现基于 YOLOv9-C

参考：https://github.com/shouxieai/tensorRT_Pro

实现：https://github.com/Melody-Zhou/tensorRT_Pro-YOLOv8

在这里插入图片描述

零、YOLOv9简介

以下内容均 Copy 自：https://docs.ultralytics.com/models/yolov9

YOLOv9 引入了可编程梯度信息（Programmable Gradient Information,PGI）和通用高效层聚合网络（Generalized Efficient Layer Aggregation Network,GELAN）等开创性技术，标志着实时目标检测领域的重大进步。该模型在效率、准确性和适应性方面都有显著提高，在 MS COCO 数据集上树立了新的标杆。

在这里插入图片描述

YOLOv9 核心创新点如下：

可逆函数
可编程梯度信息（PGI）
通用高效层聚合网络（GELAN）

MS COCO 数据集的性能如下表：

Model	size ^(pixels)	AP^val 50-95	AP^val 50	AP^val 75	params ^(M)	FLOPs ^(B)
YOLOv9-S	640	46.8	63.4	50.7	7.2	26.7
YOLOv9-M	640	51.4	68.1	56.1	20.1	76.8
YOLOv9-C	640	53.0	70.2	57.8	25.5	102.8
YOLOv9-E	640	55.6	72.8	60.6	58.1	192.5

一、YOLOv9推理(Python)

1. YOLOv9预测

我们先尝试利用官方预训练权重来推理一张图片并保存，看能否成功

在 YOLOv8 主目录下新建 predict.py 预测文件，其内容如下：

import cv2
from ultralytics import YOLO

def hsv2bgr(h, s, v):
    h_i = int(h * 6)
    f = h * 6 - h_i
    p = v * (1 - s)
    q = v * (1 - f * s)
    t = v * (1 - (1 - f) * s)
    
    r, g, b = 0, 0, 0

    if h_i == 0:
        r, g, b = v, t, p
    elif h_i == 1:
        r, g, b = q, v, p
    elif h_i == 2:
        r, g, b = p, v, t
    elif h_i == 3:
        r, g, b = p, q, v
    elif h_i == 4:
        r, g, b = t, p, v
    elif h_i == 5:
        r, g, b = v, p, q

    return int(b * 255), int(g * 255), int(r * 255)

def random_color(id):
    h_plane = (((id << 2) ^ 0x937151) % 100) / 100.0
    s_plane = (((id << 3) ^ 0x315793) % 100) / 100.0
    return hsv2bgr(h_plane, s_plane, 1)

if __name__ == "__main__":

    model = YOLO("yolov9c.pt")

    img = cv2.imread("ultralytics/assets/bus.jpg")
    results = model(img)[0]
    names   = results.names
    boxes   = results.boxes.data.tolist()

    for obj in boxes:
        left, top, right, bottom = int(obj[0]), int(obj[1]), int(obj[2]), int(obj[3])
        confidence = obj[4]
        label = int(obj[5])
        color = random_color(label)
        cv2.rectangle(img, (left, top), (right, bottom), color=color ,thickness=2, lineType=cv2.LINE_AA)
        caption = f"{names[label]} {confidence:.2f}"
        w, h = cv2.getTextSize(caption, 0, 1, 2)[0]
        cv2.rectangle(img, (left - 3, top - 33), (left + w + 10, top), color, -1)
        cv2.putText(img, caption, (left, top - 5), 0, 1, (0, 0, 0), 2, 16)

    cv2.imwrite("predict.jpg", img)
    print("save done")

在上述代码中我们通过 opencv 读取了一张图像，并送入模型中推理得到输出 results，results 中保存着不同任务的结果，我们这里是检测任务，因此只需要拿到对应的 boxes 即可。

拿到 boxes 后我们就可以将对应的框和模型预测的类别以及置信度绘制在图像上并保存。

关于可视化的代码实现参考自 tensorRT_Pro 中的实现，可以参考：app_yolo.cpp#L95

关于随机颜色的代码实现参考自 tensorRT_Pro 中的实现，可以参考：ilogger.cpp#L90

模型推理保存的结果图像如下所示：

在这里插入图片描述

2. YOLOv9预处理

模型预测成功后我们就需要自己动手来写下 YOLOv9 的预处理和后处理，方便后续在 C++ 上的实现，我们先来看看预处理的实现。

经过我们的调试分析可知 YOLOv9 的预处理过程在 ultralytics/engine/predictor.py 文件中，可以参考：predictor.py#L115

代码如下：

def preprocess(self, im):
    """
    Prepares input image before inference.

    Args:
        im (torch.Tensor | List(np.ndarray)): BCHW for tensor, [(HWC) x B] for list.
    """
    not_tensor = not isinstance(im, torch.Tensor)
    if not_tensor:
        im = np.stack(self.pre_transform(im))
        im = im[..., ::-1].transpose((0, 3, 1, 2))  # BGR to RGB, BHWC to BCHW, (n, 3, h, w)
        im = np.ascontiguousarray(im)  # contiguous
        im = torch.from_numpy(im)

    im = im.to(self.device)
    im = im.half() if self.model.fp16 else im.float()  # uint8 to fp16/32
    if not_tensor:
        im /= 255  # 0 - 255 to 0.0 - 1.0
    return im

它包含以下步骤：

self.pre_transform：即 letterbox 添加灰条
im[…,::-1]：BGR → RGB
transpose((0, 3, 1, 2))：添加 batch 维度，HWC → CHW
torch.from_numpy：to Tensor
im /= 255：除以 255，归一化

大家如果对 YOLOv8、YOLOv5 的预处理熟悉的话，会发现 YOLOv9 的预处理和 YOLOv8、YOLOv5 的预处理一模一样，因此我们不难写出对应的预处理代码，如下所示：

def preprocess_warpAffine(image, dst_width=640, dst_height=640):
    scale = min((dst_width / image.shape[1], dst_height / image.shape[0]))
    ox = (dst_width  - scale * image.shape[1]) / 2
    oy = (dst_height - scale * image.shape[0]) / 2
    M = np.array([
        [scale, 0, ox],
        [0, scale, oy]
    ], dtype=np.float32)
    
    img_pre = cv2.warpAffine(image, M, (dst_width, dst_height), flags=cv2.INTER_LINEAR,
                             borderMode=cv2.BORDER_CONSTANT, borderValue=(114, 114, 114))
    IM = cv2.invertAffineTransform(M)

    img_pre = (img_pre[...,::-1] / 255.0).astype(np.float32)
    img_pre = img_pre.transpose(2, 0, 1)[None]
    img_pre = torch.from_numpy(img_pre)
    return img_pre, IM

其中的 letterbox 添加灰条步骤我们可以通过仿射变换 warpAffine 实现，warpAffine 非常适合在 CUDA 上加速，关于 warpAffine 仿射变换的细节大家可以参考 YOLOv5推理详解及预处理高性能实现，这边不再赘述。其它步骤倒是和官方的没有区别。

值得注意的是，letterbox 的操作是先将长边缩放到 640，再将短边按比例缩放，同时确保缩放后的短边能整除 32，如果不能则向上取整多余部分填充。warpAffine 的操作则是将图像分辨率固定在 640x640，多余部分添加灰条，博主对一张 1080x810 分辨率的图像经过两种不同预处理后的结果进行了对比，如下图所示：

在这里插入图片描述

图1-1 LeeterBox预处理图像

在这里插入图片描述

图1-2 warpAffine预处理图像

可以看到二者明显的差别，letterbox 中没有灰条，因为长边缩放到 640 后短边刚好缩放到 480，能整除 32。而 warpAffine 则是固定分辨率 640x640，因此短边多余部分将用灰条填充。

warpAffine 预处理方法将图像分辨率固定在 640x640，主要有以下几点考虑：(from chatGPT)

简化处理逻辑：所有预处理后的图像分辨率相同，可以简化 CUDA 中并行处理的逻辑，使得代码更易于编写和维护。
优化内存访问：在 GPU 上，连续的内存访问模式通常比非连续的访问更高效。如果所有图像具有相同的大小和布局，这可以帮助优化内存访问，提高处理速度。
避免动态内存分配：动态内存分配和释放是昂贵的操作，特别是在 GPU 上。固定分辨率意味着可以预先分配足够的内存，而不需要根据每个图像的大小动态调整内存大小。

这两种不同的预处理方法生成的图片输入到神经网络时的维度不同，letterbox 的输入是 torch.Size([1, 3, 640, 480])，warpAffine 的输入是 torch.Size([1, 3, 640, 640])。由于输入维度不同将导致模型输出维度的差异，leetrbox 的输出是 torch.Size([1, 84, 6300]) 只有 6300 个框，而 warpAffine 的输出是 torch.Size([1, 84, 8400]) 有 8400 个框，这点大家需要清楚。

3. YOLOv9后处理

我们再来看看后处理的实现

经过我们的调试分析可知 YOLOv9 的后处理过程在 ultralytics/models/yolo/detect/predict.py 文件中，可以参考：detect/predict.py#L23

class DetectionPredictor(BasePredictor):
    """
    A class extending the BasePredictor class for prediction based on a detection model.

    Example:
        ```python
        from ultralytics.utils import ASSETS
        from ultralytics.models.yolo.detect import DetectionPredictor

        args = dict(model='yolov8n.pt', source=ASSETS)
        predictor = DetectionPredictor(overrides=args)
        predictor.predict_cli()

    """
    
    def postprocess(self, preds, img, orig_imgs):
        """Post-processes predictions and returns a list of Results objects."""
        preds = ops.non_max_suppression(preds,
                                        self.args.conf,
                                        self.args.iou,
                                        agnostic=self.args.agnostic_nms,
                                        max_det=self.args.max_det,
                                        classes=self.args.classes)
    
        if not isinstance(orig_imgs, list):  # input images are a torch.Tensor, not a list
            orig_imgs = ops.convert_torch2numpy_batch(orig_imgs)
    
        results = []
        for i, pred in enumerate(preds):
            orig_img = orig_imgs[i]
            pred[:, :4] = ops.scale_boxes(img.shape[2:], pred[:, :4], orig_img.shape)
            img_path = self.batch[0][i]
            results.append(Results(orig_img, path=img_path, names=self.model.names, boxes=pred))
        return results

它包含以下步骤：

ops.non_max_suppression：非极大值抑制，即 NMS
ops.scale_boxes：框的解码，即 decode boxes

大家如果对 YOLOv8 的后处理熟悉的话，会发现 YOLOv9 的后处理和 YOLOv8 的后处理也一模一样，因此我们不难写出对应的后处理代码，如下所示：

def iou(box1, box2):

    def area_box(box):
        return (box[2] - box[0]) * (box[3] - box[1])
    
    left,  top    = max(box1[:2],  box2[:2])
    right, bottom = min(box1[2:4], box2[2:4])
    union = max((right - left), 0) * max((bottom - top), 0)
    cross = area_box(box1) + area_box(box2) - union
    if cross == 0 or union == 0:
        return 0
    return union / cross

def NMS(boxes, iou_thres):

    remove_flags = [False] * len(boxes)

    keep_boxes = []
    for i, ibox in enumerate(boxes):
        if remove_flags[i]:
            continue

        keep_boxes.append(ibox)
        for j in range(i + 1, len(boxes)):
            if remove_flags[j]:
                continue

            jbox = boxes[j]
            if(ibox[5] != jbox[5]):
                continue
            if iou(ibox, jbox) > iou_thres:
                remove_flags[j] = True
    return keep_boxes

def postprocess(pred, IM=[], conf_thres=0.25, iou_thres=0.45):

    # 输入是模型推理的结果，即8400个预测框
    # 1,8400,84 [cx,cy,w,h,class*80]
    boxes = []
    for item in pred[0]:
        cx, cy, w, h = item[:4]
        label = item[4:].argmax()
        confidence = item[4 + label]
        if confidence < conf_thres:
            continue
        left    = cx - w * 0.5
        top     = cy - h * 0.5
        right   = cx + w * 0.5
        bottom  = cy + h * 0.5
        boxes.append([left, top, right, bottom, confidence, label])

    boxes = np.array(boxes)
    lr = boxes[:,[0, 2]]
    tb = boxes[:,[1, 3]]
    boxes[:,[0,2]] = IM[0][0] * lr + IM[0][2]
    boxes[:,[1,3]] = IM[1][1] * tb + IM[1][2]
    boxes = sorted(boxes.tolist(), key=lambda x:x[4], reverse=True)
    
    return NMS(boxes, iou_thres)

其中预测框的解码我们是通过仿射变换逆矩阵 IM 实现的，关于 IM 的细节大家可以参考 YOLOv5推理详解及预处理高性能实现，这边不再赘述。关于 NMS 的代码参考自 tensorRT_Pro 中的实现：yolo.cpp#L119

对于一张 640x640 的图片来说，YOLOv9 预测框的总数量是 8400，每个预测框的维度是 84（针对 COCO 数据集的 80 个类别而言）
$\begin{aligned} 8400\times84&=80\times80\times84+40\times40\times84+20\times20\times84\\ &=80\times80\times(4+80)+40\times40\times(4+80)+20\times20\times(4+80) \end{aligned}$
其中的 4 对应的是 cx, cy, w, h，分别代表的含义是边界框中心点坐标、宽高；80 对应的是 COCO 数据集中的 80 个类别置信度。

4. YOLOv9推理

通过上面对 YOLOv9 的预处理和后处理分析之后，整个推理过程就显而易见了。YOLOv9 的推理包括图像预处理、模型推理、预测结果后处理三部分，其中预处理主要包括 warpAffine 仿射变换，后处理主要包括 decode 解码和 NMS 两部分。

完整的推理代码如下：

import cv2
import torch
import numpy as np
from ultralytics.data.augment import LetterBox
from ultralytics.nn.autobackend import AutoBackend

def preprocess_letterbox(image):
    letterbox = LetterBox(new_shape=640, stride=32, auto=True)
    image = letterbox(image=image)
    image = (image[..., ::-1] / 255.0).astype(np.float32) # BGR to RGB, 0 - 255 to 0.0 - 1.0
    image = image.transpose(2, 0, 1)[None]  # BHWC to BCHW (n, 3, h, w)
    image = torch.from_numpy(image)
    return image

def preprocess_warpAffine(image, dst_width=640, dst_height=640):
    scale = min((dst_width / image.shape[1], dst_height / image.shape[0]))
    ox = (dst_width  - scale * image.shape[1]) / 2
    oy = (dst_height - scale * image.shape[0]) / 2
    M = np.array([
        [scale, 0, ox],
        [0, scale, oy]
    ], dtype=np.float32)
    
    img_pre = cv2.warpAffine(image, M, (dst_width, dst_height), flags=cv2.INTER_LINEAR,
                             borderMode=cv2.BORDER_CONSTANT, borderValue=(114, 114, 114))
    IM = cv2.invertAffineTransform(M)

    img_pre = (img_pre[...,::-1] / 255.0).astype(np.float32)
    img_pre = img_pre.transpose(2, 0, 1)[None]
    img_pre = torch.from_numpy(img_pre)
    return img_pre, IM

def iou(box1, box2):

    def area_box(box):
        return (box[2] - box[0]) * (box[3] - box[1])
    
    left,  top    = max(box1[:2],  box2[:2])
    right, bottom = min(box1[2:4], box2[2:4])
    union = max((right - left), 0) * max((bottom - top), 0)
    cross = area_box(box1) + area_box(box2) - union
    if cross == 0 or union == 0:
        return 0
    return union / cross

def NMS(boxes, iou_thres):

    remove_flags = [False] * len(boxes)

    keep_boxes = []
    for i, ibox in enumerate(boxes):
        if remove_flags[i]:
            continue

        keep_boxes.append(ibox)
        for j in range(i + 1, len(boxes)):
            if remove_flags[j]:
                continue

            jbox = boxes[j]
            if(ibox[5] != jbox[5]):
                continue
            if iou(ibox, jbox) > iou_thres:
                remove_flags[j] = True
    return keep_boxes

def postprocess(pred, IM=[], conf_thres=0.25, iou_thres=0.45):

    # 输入是模型推理的结果，即8400个预测框
    # 1,8400,84 [cx,cy,w,h,class*80]
    boxes = []
    for item in pred[0]:
        cx, cy, w, h = item[:4]
        label = item[4:].argmax()
        confidence = item[4 + label]
        if confidence < conf_thres:
            continue
        left    = cx - w * 0.5
        top     = cy - h * 0.5
        right   = cx + w * 0.5
        bottom  = cy + h * 0.5
        boxes.append([left, top, right, bottom, confidence, label])

    boxes = np.array(boxes)
    lr = boxes[:,[0, 2]]
    tb = boxes[:,[1, 3]]
    boxes[:,[0,2]] = IM[0][0] * lr + IM[0][2]
    boxes[:,[1,3]] = IM[1][1] * tb + IM[1][2]
    boxes = sorted(boxes.tolist(), key=lambda x:x[4], reverse=True)
    
    return NMS(boxes, iou_thres)

def hsv2bgr(h, s, v):
    h_i = int(h * 6)
    f = h * 6 - h_i
    p = v * (1 - s)
    q = v * (1 - f * s)
    t = v * (1 - (1 - f) * s)
    
    r, g, b = 0, 0, 0

    if h_i == 0:
        r, g, b = v, t, p
    elif h_i == 1:
        r, g, b = q, v, p
    elif h_i == 2:
        r, g, b = p, v, t
    elif h_i == 3:
        r, g, b = p, q, v
    elif h_i == 4:
        r, g, b = t, p, v
    elif h_i == 5:
        r, g, b = v, p, q

    return int(b * 255), int(g * 255), int(r * 255)

def random_color(id):
    h_plane = (((id << 2) ^ 0x937151) % 100) / 100.0
    s_plane = (((id << 3) ^ 0x315793) % 100) / 100.0
    return hsv2bgr(h_plane, s_plane, 1)

if __name__ == "__main__":
    
    img = cv2.imread("ultralytics/assets/bus.jpg")

    # img_pre = preprocess_letterbox(img)
    img_pre, IM = preprocess_warpAffine(img)

    model  = AutoBackend(weights="yolov9c.pt")
    names  = model.names
    result = model(img_pre)[0].transpose(-1, -2)  # 1,8400,84

    boxes  = postprocess(result, IM)

    for obj in boxes:
        left, top, right, bottom = int(obj[0]), int(obj[1]), int(obj[2]), int(obj[3])
        confidence = obj[4]
        label = int(obj[5])
        color = random_color(label)
        cv2.rectangle(img, (left, top), (right, bottom), color=color ,thickness=2, lineType=cv2.LINE_AA)
        caption = f"{names[label]} {confidence:.2f}"
        w, h = cv2.getTextSize(caption, 0, 1, 2)[0]
        cv2.rectangle(img, (left - 3, top - 33), (left + w + 10, top), color, -1)
        cv2.putText(img, caption, (left, top - 5), 0, 1, (0, 0, 0), 2, 16)

    cv2.imwrite("infer.jpg", img)
    print("save done")

推理效果如下图：

在这里插入图片描述

至此，我们在 Python 上面完成了 YOLOv9 的整个推理过程，下面我们去 C++ 上实现。

二、YOLOv9推理(C++)

C++ 上的实现我们使用的 repo 依旧是 tensorRT_Pro，现在我们就基于 tensorRT_Pro 完成 YOLOv9 在 C++ 上的推理。

1. ONNX导出

首先我们需要将 YOLOv9 模型导出为 ONNX，为了适配 tensorRT_Pro 我们需要做一些修改，主要有以下几点：

修改输出节点名为 output，输入输出只让 batch 维度动态，宽高不动态
增加 transpose 节点交换输出的 2、3 维度

具体修改如下：

1. 在 ultralytics/engine/exporter.py 文件中改动一处

365 行：输出节点名修改为 output
368 行：输入只让 batch 维度动态，宽高不动态
373 行：输出只让 batch 维度动态，宽高不动态

# ========== exporter.py ==========

# ultralytics/engine/exporter.py第365行
# output_names = ['output0', 'output1'] if isinstance(self.model, SegmentationModel) else ['output0']
# dynamic = self.args.dynamic
# if dynamic:
#     dynamic = {'images': {0: 'batch', 2: 'height', 3: 'width'}}  # shape(1,3,640,640)
#     if isinstance(self.model, SegmentationModel):
#         dynamic['output0'] = {0: 'batch', 2: 'anchors'}  # shape(1, 116, 8400)
#         dynamic['output1'] = {0: 'batch', 2: 'mask_height', 3: 'mask_width'}  # shape(1,32,160,160)
#     elif isinstance(self.model, DetectionModel):
#         dynamic['output0'] = {0: 'batch', 2: 'anchors'}  # shape(1, 84, 8400)
# 修改为：

output_names = ['output0', 'output1'] if isinstance(self.model, SegmentationModel) else ['output']
dynamic = self.args.dynamic
if dynamic:
    dynamic = {'images': {0: 'batch'}}  # shape(1,3,640,640)
    if isinstance(self.model, SegmentationModel):
        dynamic['output0'] = {0: 'batch', 2: 'anchors'}  # shape(1, 116, 8400)
        dynamic['output1'] = {0: 'batch', 2: 'mask_height', 3: 'mask_width'}  # shape(1,32,160,160)
    elif isinstance(self.model, DetectionModel):
        dynamic['output'] = {0: 'batch'}  # shape(1, 84, 8400)

2. 在 ultralytics/nn/modules/head.py 文件中改动一处

75 行：添加 transpose 节点交换输出的第 2 和第 3 维度

# ========== head.py ==========

# ultralytics/nn/modules/head.py第75行，forward函数
# return y if self.export else (y, x)
# 修改为：

return y.permute(0, 2, 1) if self.export else (y, x)

以上就是为了适配 tensorRT_Pro 而做出的代码修改，修改好以后，将预训练权重 yolov9c.pt 放在 ultralytics-main 主目录下，新建导出文件 export.py，内容如下：

from ultralytics import YOLO

model = YOLO("yolov9c.pt")

success = model.export(format="onnx", dynamic=True, simplify=True)

在终端执行如下指令即可完成 onnx 导出：

python export.py

导出过程如下图所示：

在这里插入图片描述

可以看到导出的 pytorch 模型的输入 shape 是 1x3x640x640，输出 shape 是 1x8400x84，符合我们的预期。

导出成功后会在当前目录下生成 yolov9c.onnx 模型，我们可以使用 Netron 可视化工具查看，如下图所示：

在这里插入图片描述

可以看到输入节点名是 images，维度是 batchx3x640x640，保证只有 batch 维度动态，输出节点名是 output，维度是 batchxTransposeoutput_dim_1xTransposeoutput_dim_2，保证只有 batch 维度动态，符合 tensorRT_Pro 的格式。

大家不要看到 Transposeoutput_dim_1 和 Transposeoutput_dim_2 就认为这也是动态的，其实输出节点的维度是根据输入节点的维度和模型的结构生成的，而额外的维度 Transposeoutput_dim_1 和 Transposeoutput_dim_2 可能是由模型结构中某些操作决定的，如通道数变换（Transpose）操作的输出维度，而不是由动态维度决定的。因此，通常情况下，这些维度是静态的，不会在推理时改变。

2. YOLOv9预处理

之前有提到过 YOLOv9 预处理部分和 YOLOv8、YOLOv5 实现一模一样，因此我们在 tensorRT_Pro 中 YOLOv9 模型的预处理可以直接使用 YOLOv5 的预处理。

tensorRT_Pro 中预处理的代码如下：

__global__ void warp_affine_bilinear_and_normalize_plane_kernel(uint8_t* src, int src_line_size, int src_width, int src_height, float* dst, int dst_width, int dst_height, 
	uint8_t const_value_st, float* warp_affine_matrix_2_3, Norm norm, int edge){

	int position = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;
	if (position >= edge) return;

	float m_x1 = warp_affine_matrix_2_3[0];
	float m_y1 = warp_affine_matrix_2_3[1];
	float m_z1 = warp_affine_matrix_2_3[2];
	float m_x2 = warp_affine_matrix_2_3[3];
	float m_y2 = warp_affine_matrix_2_3[4];
	float m_z2 = warp_affine_matrix_2_3[5];

	int dx      = position % dst_width;
	int dy      = position / dst_width;
	float src_x = m_x1 * dx + m_y1 * dy + m_z1;
	float src_y = m_x2 * dx + m_y2 * dy + m_z2;
	float c0, c1, c2;

	if(src_x <= -1 || src_x >= src_width || src_y <= -1 || src_y >= src_height){
		// out of range
		c0 = const_value_st;
		c1 = const_value_st;
		c2 = const_value_st;
	}else{
		int y_low = floorf(src_y);
		int x_low = floorf(src_x);
		int y_high = y_low + 1;
		int x_high = x_low + 1;

		uint8_t const_value[] = {const_value_st, const_value_st, const_value_st};
		float ly    = src_y - y_low;
		float lx    = src_x - x_low;
		float hy    = 1 - ly;
		float hx    = 1 - lx;
		float w1    = hy * hx, w2 = hy * lx, w3 = ly * hx, w4 = ly * lx;
		uint8_t* v1 = const_value;
		uint8_t* v2 = const_value;
		uint8_t* v3 = const_value;
		uint8_t* v4 = const_value;
		if(y_low >= 0){
			if (x_low >= 0)
				v1 = src + y_low * src_line_size + x_low * 3;

			if (x_high < src_width)
				v2 = src + y_low * src_line_size + x_high * 3;
		}
		
		if(y_high < src_height){
			if (x_low >= 0)
				v3 = src + y_high * src_line_size + x_low * 3;

			if (x_high < src_width)
				v4 = src + y_high * src_line_size + x_high * 3;
		}
		
		// same to opencv
		c0 = floorf(w1 * v1[0] + w2 * v2[0] + w3 * v3[0] + w4 * v4[0] + 0.5f);
		c1 = floorf(w1 * v1[1] + w2 * v2[1] + w3 * v3[1] + w4 * v4[1] + 0.5f);
		c2 = floorf(w1 * v1[2] + w2 * v2[2] + w3 * v3[2] + w4 * v4[2] + 0.5f);
	}

	if(norm.channel_type == ChannelType::Invert){
		float t = c2;
		c2 = c0;  c0 = t;
	}

	if(norm.type == NormType::MeanStd){
		c0 = (c0 * norm.alpha - norm.mean[0]) / norm.std[0];
		c1 = (c1 * norm.alpha - norm.mean[1]) / norm.std[1];
		c2 = (c2 * norm.alpha - norm.mean[2]) / norm.std[2];
	}else if(norm.type == NormType::AlphaBeta){
		c0 = c0 * norm.alpha + norm.beta;
		c1 = c1 * norm.alpha + norm.beta;
		c2 = c2 * norm.alpha + norm.beta;
	}

	int area = dst_width * dst_height;
	float* pdst_c0 = dst + dy * dst_width + dx;
	float* pdst_c1 = pdst_c0 + area;
	float* pdst_c2 = pdst_c1 + area;
	*pdst_c0 = c0;
	*pdst_c1 = c1;
	*pdst_c2 = c2;
}

关于预处理部分其实就是调用了上述 CUDA 核函数来实现 warpAffine，由于在 CUDA 中我们是对每个像素进行操作，因此非常容易实现 BGR → RGB，/255.0 等操作。关于代码的具体分析可以参考 YOLOv5推理详解及预处理高性能实现，这边不再赘述。

3. YOLOv9后处理

之前有提到过 YOLOv9 后处理部分和 YOLOv8 一模一样，代码可参考：yolo_decode.cu#L62

因此我们不难写出 YOLOv9 的 decode 解码部分的实现代码，如下所示：

static __global__ void decode_kernel_v9(float *predict, int num_bboxes, int num_classes, float confidence_threshold, float* invert_affine_matrix, float* parray, int MAX_IMAGE_BOXES){
    
    int position = blockDim.x * blockIdx.x + threadIdx.x;
    if (position >= num_bboxes) return;

    float* pitem            = predict + (4 + num_classes) * position;
    float* class_confidence = pitem + 4;
    float confidence        = *class_confidence++;
    int label               = 0;
    for(int i = 1; i < num_classes; ++i, ++class_confidence){
        if(*class_confidence > confidence){
            confidence = *class_confidence;
            label      = i;
        }
    }

    if(confidence < confidence_threshold)
        return;

    int index = atomicAdd(parray, 1);
    if(index >= MAX_IMAGE_BOXES)
        return;

    float cx         = *pitem++;
    float cy         = *pitem++;
    float width      = *pitem++;
    float height     = *pitem++;
    float left   = cx - width  * 0.5f;
    float top    = cy - height * 0.5f;
    float right  = cx + width  * 0.5f;
    float bottom = cy + height * 0.5f;
    affine_project(invert_affine_matrix, left,  top,    &left,  &top);
    affine_project(invert_affine_matrix, right, bottom, &right, &bottom);

    float *pout_item = parray + 1 + index * NUM_BOX_ELEMENT;
    *pout_item++ = left;
    *pout_item++ = top;
    *pout_item++ = right;
    *pout_item++ = bottom;
    *pout_item++ = confidence;
    *pout_item++ = label;
    *pout_item++ = 1;  // 1 = keep, 0 = ignore
}

关于 decode 的具体实现其实就是启动多个线程，每个线程处理一个框的解码，我们会通过仿射变换逆矩阵 IM 将坐标映射回原图上，关于 decode 代码的详细分析可参考 infer源码阅读之yolo.cu，这边不再赘述，另外关于 NMS 部分的实现无需修改，其具体实现可以参考：yolo_decode.cu#L81

4. YOLOv9推理

通过上面对 YOLOv9 的预处理和后处理分析之后，整个推理过程就显而易见了。C++ 上 YOLOv9 的预处理部分可直接沿用 YOLOv5 的预处理，后处理中的 decode 解码部分需要简单修改，NMS 部分无需修改。

我们在终端执行如下指令即可完成推理（注意！完整流程博主会在后续内容介绍，这边只是简单演示）

make yolo

编译图解如下所示：

在这里插入图片描述

推理结果如下图所示：

在这里插入图片描述

至此，我们在 C++ 上面完成了 YOLOv8 的整个推理过程，下面我们将完整的走一遍流程。

三、YOLOv9部署

博主新建了一个仓库 tensorRT_Pro-YOLOv8，该仓库基于 shouxieai/tensorRT_Pro，并进行了调整以支持 YOLOv8 的各项任务，目前已支持分类、检测、分割、姿态点估计任务。

下面我们就来具体看看如何利用 tensorRT_Pro-YOLOv8 这个 repo 完成 YOLOv9 的推理。

1. 源码下载

tensorRT_Pro-YOLOv8 的代码可以直接从 GitHub 官网上下载，源码下载地址是 https://github.com/Melody-Zhou/tensorRT_Pro-YOLOv8，Linux 下代码克隆指令如下：

git clone https://github.com/Melody-Zhou/tensorRT_Pro-YOLOv8.git

也可手动点击下载，点击右上角的 Code 按键，将代码下载下来。至此整个项目就已经准备好了。也可以点击 here【pwd:yolo】下载博主准备好的源代码（注意代码下载于 2024/3/5 日，若有改动请参考最新）

2. 环境配置

需要使用的软件环境有 TensorRT、CUDA、cuDNN、OpenCV、Protobuf，所有软件环境的安装可以参考 Ubuntu20.04软件安装大全，这里不再赘述，需要各位看官自行配置好相关环境😄，外网访问较慢，这里提供下博主安装过程中的软件安装包下载链接 Baidu Drive【pwd:yolo】🚀🚀🚀

tensorRT_Pro-YOLOv8 提供 CMakeLists.txt 和 Makefile 两种方式编译，二者选一即可

2.1 配置CMakeLists.txt

主要修改五处

1. 修改第 13 行，修改 OpenCV 路径

set(OpenCV_DIR   "/usr/local/include/opencv4")

2. 修改第 15 行，修改 CUDA 路径

set(CUDA_TOOLKIT_ROOT_DIR     "/usr/local/cuda-11.6")

3. 修改第 16 行，修改 cuDNN 路径

set(CUDNN_DIR    "/usr/local/cudnn8.4.0.27-cuda11.6")

4. 修改第 17 行，修改 tensorRT 路径

set(TENSORRT_DIR "/opt/TensorRT-8.4.1.5")

5. 修改第 20 行，修改 protobuf 路径

set(PROTOBUF_DIR "/home/jarvis/protobuf")

2.2 配置Makefile

主要修改五处

1. 修改第 4 行，修改 protobuf 路径

lean_protobuf  := /home/jarvis/protobuf

2. 修改第 5 行，修改 tensorRT 路径

lean_tensor_rt := /opt/TensorRT-8.4.1.5

3. 修改第 6 行，修改 cuDNN 路径

lean_cudnn     := /usr/local/cudnn8.4.0.27-cuda11.6

4. 修改第 7 行，修改 OpenCV 路径

lean_opencv    := /usr/local

5. 修改第 8 行，修改 CUDA 路径

lean_cuda      := /usr/local/cuda-11.6

3. ONNX导出

导出细节可以查看之前的内容，这边不再赘述。记得将导出的 ONNX 模型放在 tensorRT_Pro-YOLOv8/workspace 文件夹下。

4. 源码修改

如果你想推理自己训练的模型还需要修改下源代码，YOLOv9 模型的推理代码主要在 app_yolo.cpp 文件中，我们就只需要修改这一个文件中的内容即可，源码修改较简单主要有以下几点：

1. app_yolo.cpp 277行，注释
2. app_yolo.cpp 285行，取消注释，“yolov9c” 修改为你导出的 ONNX 模型名
2. app_yolo.cpp 11行，将 cocolabels 数组中的类别名称修改为你训练的类别

// test(Yolo::Type::V8, TRT::Mode::FP32, "best")	// 修改1 277行注释

test(Yolo::Type::V9, TRT::Mode::FP32, "best")	// 修改2 285行取消注释，"yolov9c"改成"best"

static const char *cocolabels[] = {"have_mask", "no_mask"};	// 修改2 11行修改检测类别，为自训练模型的类别名称

5. 运行

OK！源码修改好了，Makefile 编译文件也搞定了，ONNX 模型也准备好了，现在可以编译运行了，直接在终端执行如下指令即可：

make yolo

编译过程如下所示：

在这里插入图片描述

编译运行成功后在 workspace 文件夹下会生成 engine 文件 yolov9c.FP32.trtmodel 用于模型推理，同时它还会生成 yolov9c_YoloV9_FP32_result 文件夹，该文件夹下保存了推理的图片。

模型推理效果如下图所示：

在这里插入图片描述

OK！以上就是使用 tensorRT_Pro-YOLOv8 推理 YOLOv9 的大致流程，若有问题，欢迎各位看官批评指正。

结语

博主在这里针对 YOLOv9 的预处理和后处理做了简单分析，同时与大家分享了 C++ 上的实现流程，目的是帮大家理清思路，更好的完成后续的部署工作😄。YOLOv9 和 YOLOv8 预处理和后处理一模一样，完全没有必要重新写一遍，又水了一篇文章，敬请见谅😂。感谢各位看到最后，创作不易，读后有收获的看官请帮忙点个👍⭐️

最后大家如果觉得 tensorRT_Pro-YOLOv8 这个 repo 对你有帮助的话，不妨点个 ⭐️ 支持一波，这对博主来说非常重要，感谢各位🙏。