onnxruntime

摘要

onnxruntime库相关学习笔记

onnxruntime库是什么

ONNX Runtime 是一个高性能推理引擎，专门用于执行基于 ONNX（Open Neural Network Exchange）格式的机器学习模型。它由 微软（Microsoft） 开发，旨在提供跨平台、高效、灵活的推理支持，支持从云到边缘设备的多种部署场景。

核心特点

跨平台支持：
- 可在 Windows、Linux、MacOS 上运行，也支持移动设备（iOS 和 Android）和嵌入式系统。
高性能：
- 提供高效的硬件加速，支持 CPU、GPU，以及特殊硬件（如 Intel OpenVINO、NVIDIA TensorRT）。
多语言支持：
- 提供 Python、C++、C# 等语言绑定，方便开发者集成到不同语言的项目中。
灵活性：
- 支持从多种框架（如 PyTorch、TensorFlow、Keras、MXNet）导出的模型。
- 提供优化工具（如 onnxruntime-tools），帮助提升模型推理性能。
云与边缘兼容：
- 适用于云端服务和边缘设备（如 IoT 和移动端），满足多种场景的部署需求。

主要功能

模型推理（Inference）：

通过加载 ONNX 格式的模型，快速进行预测或分类。

示例（Python）：

import onnxruntime as ort

# 加载模型
session = ort.InferenceSession("model.onnx")

# 准备输入数据
input_data = {"input": some_numpy_array}

# 推理
output = session.run(None, input_data)
print(output)

硬件加速支持：
- 自动选择最优的硬件执行提供程序（Execution Provider），如：
  - CPU（默认）
  - GPU（CUDA、DirectML）
  - 专用加速（TensorRT、OpenVINO 等）
动态与静态模型支持：
- 兼容静态计算图和动态计算图模型。
优化和量化：
- 提供模型优化工具（如模型裁剪、量化）以减少模型大小，提高推理速度。

使用场景

Web 服务：部署深度学习模型进行实时推理（如聊天机器人、图像分类服务）。
移动应用：将经过优化的 ONNX 模型嵌入到移动端以进行离线预测。
边缘设备：在嵌入式系统中运行 ONNX 模型（如工业物联网传感器）。
高性能计算：利用 GPU 或其他加速器大规模推理。

安装

使用 pip 安装 ONNX Runtime 的 Python 包：

1	pip install onnxruntime

如果需要 GPU 支持，可以安装 GPU 版本：

1	pip install onnxruntime-gpu

ONNX 的来源

ONNX 是一种开放的深度学习模型格式，支持不同框架间的模型互操作。通过将模型转换为 ONNX 格式，ONNX Runtime 能够高效加载并执行这些模型。

ONNX Runtime 的优势

简化开发和部署流程：无需为每种硬件配置单独编写代码。
兼容多框架模型：同一推理引擎支持从多个框架导出的模型。
高效运行：内置优化能力，可在多种硬件上实现卓越性能。

如果你有更具体的需求（如如何优化模型或特定硬件部署），可以告诉我，我会详细解答！

onnxruntime C++接口详解

ONNX Runtime 提供了功能强大的 C++ 接口，用于高性能地加载和推理 ONNX 模型。以下是对其 C++ 接口的详细解析，包括核心概念、关键类、常用方法及完整示例。

核心概念与类

ONNX Runtime 的 C++ API 基于以下核心组件：

**Ort::Env**：
- 表示 ONNX Runtime 的环境，所有会话共享一个环境。
- 主要负责初始化 ONNX Runtime，设置日志等。
**Ort::Session**：
- 表示一个模型会话，用于加载和执行 ONNX 模型。
- 会话加载模型后可以多次推理。
**Ort::MemoryInfo**：
- 描述用于输入/输出张量的内存分配信息。
**Ort::Allocator**：
- 管理内存分配，用于推理中获取分配的结果张量。
**Ort::Value**：
- 表示 ONNX 模型的输入和输出张量。

关键步骤与方法

初始化环境：
- 使用 Ort::Env 创建 ONNX Runtime 环境：
  1
  Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntime");

加载模型：

使用 Ort::Session 加载 .onnx 模型文件：

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Ort::SessionOptions session_options;
session_options.SetIntraOpNumThreads(1);
Ort::Session session(env, "model.onnx", session_options);

准备输入和输出：

创建输入张量并指定维度和数据类型：

std::vector<int64_t> input_shape = {1, 3, 224, 224}; // Example shape for an image
std::vector<float> input_data(1 * 3 * 224 * 224, 1.0f); // Initialize with dummy data
Ort::MemoryInfo memory_info = Ort::MemoryInfo::CreateCpu(OrtArenaAllocator, OrtMemTypeDefault);
Ort::Value input_tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(
    memory_info, input_data.data(), input_data.size(), input_shape.data(), input_shape.size());

获取模型输入/输出名称：

用于绑定输入和输出：

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3

size_t num_input_nodes = session.GetInputCount();
const char* input_name = session.GetInputName(0, allocator);
const char* output_name = session.GetOutputName(0, allocator);

执行推理：

调用 Run 方法执行推理：

auto output_tensors = session.Run(
    Ort::RunOptions{nullptr},    // 默认运行选项
    &input_name,                // 输入名称
    &input_tensor,              // 输入张量
    1,                          // 输入数量
    &output_name,               // 输出名称
    1                           // 输出数量
);

处理输出：
- 输出通常是一个张量，可以通过 GetTensorMutableData 获取数据指针：
  1
  float* output_data = output_tensors[0].GetTensorMutableData<float>();

完整示例代码

下面是一个完整的 C++ 程序，演示如何使用 ONNX Runtime 推理一个 ONNX 模型：

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntime");
    Ort::SessionOptions session_options;
    session_options.SetIntraOpNumThreads(1);

    // 加载 ONNX 模型
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 获取模型输入信息
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;
    const char* input_name = session.GetInputName(0, allocator);
    std::vector<int64_t> input_shape = {1, 3, 224, 224};
    std::vector<float> input_data(1 * 3 * 224 * 224, 1.0f); // Dummy input

    // 创建输入张量
    Ort::MemoryInfo memory_info = Ort::MemoryInfo::CreateCpu(OrtArenaAllocator, OrtMemTypeDefault);
    Ort::Value input_tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(
        memory_info, input_data.data(), input_data.size(), input_shape.data(), input_shape.size());

    // 获取模型输出信息
    const char* output_name = session.GetOutputName(0, allocator);

    // 执行推理
    auto output_tensors = session.Run(
        Ort::RunOptions{nullptr},
        &input_name, &input_tensor, 1,
        &output_name, 1);

    // 获取输出张量数据
    float* output_data = output_tensors[0].GetTensorMutableData<float>();

    // 打印输出结果（示例）
    std::cout << "Output value: " << output_data[0] << std::endl;

    return 0;
}

优化与扩展

多线程优化：
- 使用 session_options.SetIntraOpNumThreads() 和 SetInterOpNumThreads() 配置多线程。
GPU 支持：
- 安装 ONNX Runtime 的 GPU 版本，并通过 session_options.AppendExecutionProvider_CUDA() 启用 GPU。
动态输入支持：
- 对于不确定输入形状的模型，可在运行时动态设置张量维度。

常见问题

模型加载失败：
- 确保模型是有效的 ONNX 格式。
- 检查模型是否包含动态维度（需要正确处理）。
输出数据为空：
- 确认输入张量的数据和维度与模型的预期一致。
硬件加速问题：
- 检查是否正确安装了支持 GPU 的 ONNX Runtime 版本。

如果有具体需求或问题，比如如何处理动态输入、支持特定硬件等，可以进一步讨论！

C++ onnxruntime Ort::Env 详解

Ort::Env 是 ONNX Runtime 的 C++ API 中的一个核心类，用于初始化 ONNX Runtime 环境并设置相关的全局配置。ONNX Runtime 是一个高性能的推理引擎，Ort::Env 是使用 C++ API 的入口点之一。

以下是关于 Ort::Env 的详细解析：

`Ort::Env` 的功能

初始化 ONNX Runtime：
- Ort::Env 是一个 RAII（资源获取即初始化）类，在创建时初始化 ONNX Runtime，销毁时释放相关资源。
- 在一个应用中，只需创建一个 Ort::Env 实例即可。
配置日志和线程池：
- 允许设置日志级别、日志输出路径等全局配置。
- 配置线程池的行为（如并行度）。
管理会话的上下文环境：
- 所有的推理会话 (Ort::Session) 都依赖于 Ort::Env 的存在。

`Ort::Env` 的构造函数

Ort::Env 提供多种构造方式，允许用户灵活设置日志和多线程相关的参数。

1. 简单构造

1	Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntime");

参数说明：
- ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING：日志级别，ONNX Runtime 只记录警告及更高级别的日志。
- "ONNXRuntime"：日志的默认记录器名称，用于区分日志源。

日志级别选项：

ORT_LOGGING_LEVEL_VERBOSE   // 记录所有日志
ORT_LOGGING_LEVEL_INFO      // 记录信息级别及以上的日志
ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING   // 记录警告及以上的日志
ORT_LOGGING_LEVEL_ERROR     // 记录错误及以上的日志
ORT_LOGGING_LEVEL_FATAL     // 记录致命错误日志

2. 高级构造

1	Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_VERBOSE, "ONNXRuntime", OrtThreadingOptions{});

使用 OrtThreadingOptions 配置线程池行为。

OrtThreadingOptions 示例：

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OrtThreadingOptions* options = Ort::GetApi().CreateThreadingOptions();
Ort::GetApi().SetGlobalIntraOpThreadAffinity(options, true);
Ort::GetApi().ReleaseThreadingOptions(options);

常见用法

初始化 ONNX Runtime 环境

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>

int main() {
    // 初始化环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntimeExample");

    // 其他操作，如创建会话等
    return 0;
}

结合推理会话

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>

int main() {
    // 初始化环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntimeExample");

    // 创建推理会话
    Ort::SessionOptions session_options;
    session_options.SetIntraOpNumThreads(1); // 设置线程数
    session_options.SetGraphOptimizationLevel(GraphOptimizationLevel::ORT_ENABLE_EXTENDED);

    Ort::Session session(env, "model.onnx", session_options);

    return 0;
}

`Ort::Env` 的主要接口

设置日志级别

设置日志的输出级别。

1	env.SetLogLevel(ORT_LOGGING_LEVEL_INFO);

设置线程池选项

可以通过 OrtThreadingOptions 配置线程池行为，如线程数、线程亲和性等。

注意事项

单实例原则：
- 一个应用中通常只需要一个 Ort::Env 实例。
- 多个实例可能导致资源冲突或性能问题。
线程安全性：
- Ort::Env 本身是线程安全的，可以在多线程环境中安全使用。
销毁时机：
- 当 Ort::Env 实例销毁时，ONNX Runtime 的资源会被自动释放。

完整示例

以下是一个完整的推理流程，展示了如何使用 Ort::Env：

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntimeExample");

    // 配置会话选项
    Ort::SessionOptions session_options;
    session_options.SetIntraOpNumThreads(2);
    session_options.SetGraphOptimizationLevel(GraphOptimizationLevel::ORT_ENABLE_EXTENDED);

    // 加载模型
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 模型输入输出信息
    size_t num_input_nodes = session.GetInputCount();
    size_t num_output_nodes = session.GetOutputCount();

    std::cout << "Number of inputs: " << num_input_nodes << std::endl;
    std::cout << "Number of outputs: " << num_output_nodes << std::endl;

    return 0;
}

如果需要进一步了解某些特性（如日志配置、线程选项等）或其他问题，可以继续提问！

Ort::SessionOptions 详解

Ort::SessionOptions 是 ONNX Runtime C++ API 中的重要类，用于配置推理会话 (Ort::Session) 的运行行为。通过该类，可以设置线程数、优化级别、自定义执行提供程序等。

以下是对 Ort::SessionOptions 的详细解析：

`Ort::SessionOptions` 的功能

线程配置：
- 控制并行线程数。
- 配置线程间的交互模式（单线程或多线程）。
图优化：
- 优化计算图以提升推理性能。
执行提供程序：
- 指定使用的计算设备（如 CPU、GPU）。
自定义选项：
- 支持自定义分配器、上下文、会话行为等。
内存分配和 IO 绑定：
- 允许用户自定义内存分配器和 IO 绑定。

构造和基本用法

默认构造函数

创建一个默认的 Ort::SessionOptions 对象：

1	Ort::SessionOptions session_options;

主要成员函数

1. 设置线程数

`SetIntraOpNumThreads`

设置单个运算操作（如矩阵乘法）的最大线程数。

示例：

1	session_options.SetIntraOpNumThreads(4);

默认值为 0，表示由 ONNX Runtime 自动决定线程数。

`SetInterOpNumThreads`

设置多个操作之间的最大线程数。

示例：

1	session_options.SetInterOpNumThreads(2);

默认值为 0，表示自动决定线程数。

2. 设置优化级别

`SetGraphOptimizationLevel`

设置 ONNX 模型图的优化级别。

可用优化级别：

ORT_DISABLE_ALL            // 禁用所有优化
ORT_ENABLE_BASIC           // 启用基本优化（默认值）
ORT_ENABLE_EXTENDED        // 启用扩展优化（包括内存优化）
ORT_ENABLE_ALL             // 启用所有优化

示例：

1	session_options.SetGraphOptimizationLevel(GraphOptimizationLevel::ORT_ENABLE_EXTENDED);

3. 配置执行提供程序

CPU 提供程序

默认情况下，ONNX Runtime 使用 CPU 提供程序。

如果明确指定：

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#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
Ort::SessionOptions session_options;
session_options.AppendExecutionProvider_CPU(0); // 0 表示使用默认配置

GPU 提供程序（CUDA）

需要安装 ONNX Runtime 的 CUDA 支持版本。

示例：

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#include <onnxruntime/core/providers/cuda/cuda_provider_factory.h>
Ort::SessionOptions session_options;
session_options.AppendExecutionProvider_CUDA(0); // 0 表示 GPU ID

4. 配置内存分配

`EnableMemPattern`

启用/禁用内存模式优化（默认启用）。

示例：

1	session_options.EnableMemPattern(true);

`DisableMemPattern`

禁用内存模式优化。
示例：
1
session_options.DisableMemPattern();

5. 使用分配器

设置分配器（可选）

用户可以指定自定义的内存分配器：

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#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
OrtAllocator* custom_allocator = ...; // 用户自定义分配器
session_options.AddConfigEntry("memory.custom_allocator", custom_allocator);

6. 打开和关闭调试选项

启用调试

用于调试模型推理的配置。

1	session_options.EnableProfiling("profiling_file.json");

禁用调试

1	session_options.DisableProfiling();

综合示例

以下是一个使用 Ort::SessionOptions 的完整示例，展示了如何配置线程数、优化级别以及提供程序：

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/providers/cuda/cuda_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntimeExample");

    // 创建会话选项
    Ort::SessionOptions session_options;

    // 配置线程数
    session_options.SetIntraOpNumThreads(4);
    session_options.SetInterOpNumThreads(2);

    // 设置优化级别
    session_options.SetGraphOptimizationLevel(GraphOptimizationLevel::ORT_ENABLE_EXTENDED);

    // 添加执行提供程序（使用 CUDA 或 CPU）
    session_options.AppendExecutionProvider_CPU(0);  // 使用 CPU 提供程序
    // session_options.AppendExecutionProvider_CUDA(0); // 若有 CUDA 支持，则使用 GPU

    // 加载模型并创建会话
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 输出模型的输入和输出信息
    size_t num_inputs = session.GetInputCount();
    size_t num_outputs = session.GetOutputCount();

    std::cout << "Model Inputs: " << num_inputs << std::endl;
    std::cout << "Model Outputs: " << num_outputs << std::endl;

    return 0;
}

注意事项

线程配置：
- 如果设置了不合理的线程数（如过大或过小），可能导致性能下降或内存问题。
执行提供程序的顺序：
- ONNX Runtime 会按照添加的顺序选择第一个支持的提供程序。
图优化：
- 高级优化（如 ORT_ENABLE_ALL）可能导致模型行为的细微变化，需要进行充分测试。
CUDA 提供程序的依赖：
- 使用 GPU 时，请确保系统正确配置了 CUDA 和 cuDNN。
资源释放：
- Ort::SessionOptions 在生命周期结束时会自动释放资源。

如果需要更深入了解某个功能或遇到问题，可以进一步探讨！

Ort::Session 详解

Ort::Session 是 ONNX Runtime C++ API 的核心类之一，负责加载 ONNX 模型并执行推理操作。一个 Ort::Session 对象对应一个加载的 ONNX 模型，并提供接口来查询模型信息和执行推理。

以下是对 Ort::Session 的详细解析：

`Ort::Session` 的主要功能

加载模型：
- 使用 ONNX Runtime 环境 (Ort::Env) 和会话选项 (Ort::SessionOptions) 加载一个 ONNX 模型文件。
获取模型元信息：
- 查询模型的输入和输出节点、数据类型、维度等。
执行推理：
- 使用模型的输入数据进行推理，并返回结果。
管理资源：
- Ort::Session 在其生命周期内负责维护模型相关的资源，并在销毁时自动释放。

构造和基本用法

构造函数

1. 默认构造

1	Ort::Session session(env, "model.onnx", session_options);

参数说明：
- env：一个有效的 Ort::Env 实例。
- "model.onnx"：ONNX 模型文件的路径。
- session_options：一个 Ort::SessionOptions 对象，用于配置推理行为。

主要成员函数

1. 获取模型输入输出信息

`GetInputCount` 和 `GetOutputCount`

分别返回模型的输入和输出节点数量。

示例：

1 2	size_t num_inputs = session.GetInputCount(); size_t num_outputs = session.GetOutputCount();

`GetInputName` 和 `GetOutputName`

返回指定输入或输出节点的名称。

示例：

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Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;
const char* input_name = session.GetInputName(0, allocator);
const char* output_name = session.GetOutputName(0, allocator);

`GetInputTypeInfo` 和 `GetOutputTypeInfo`

返回输入或输出节点的数据类型和维度信息。

示例：

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3

auto input_info = session.GetInputTypeInfo(0);
auto input_shape = input_info.GetTensorTypeAndShapeInfo();
auto input_dims = input_shape.GetShape(); // 获取输入的维度

2. 推理操作

`Run`

使用输入数据执行推理并返回结果。

原型：

std::vector<Ort::Value> Run(
    Ort::RunOptions& run_options,
    const char* const* input_names,
    const Ort::Value* input_tensors,
    size_t input_count,
    const char* const* output_names,
    size_t output_count
);

参数说明：
- run_options：推理选项，通常可以传入默认值。
- input_names：输入节点名称数组。
- input_tensors：输入数据张量数组。
- input_count：输入节点数量。
- output_names：输出节点名称数组。
- output_count：输出节点数量。
返回值：
- 推理结果的 Ort::Value 对象数组。

综合示例：执行推理

以下代码展示了如何加载模型并执行推理：

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXRuntimeExample");

    // 配置会话选项
    Ort::SessionOptions session_options;
    session_options.SetIntraOpNumThreads(1);
    session_options.SetGraphOptimizationLevel(GraphOptimizationLevel::ORT_ENABLE_EXTENDED);

    // 加载模型
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 查询模型输入信息
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;
    const char* input_name = session.GetInputName(0, allocator);
    auto input_info = session.GetInputTypeInfo(0);
    auto input_shape = input_info.GetTensorTypeAndShapeInfo().GetShape();

    std::cout << "Input Name: " << input_name << std::endl;
    std::cout << "Input Shape: ";
    for (auto dim : input_shape) std::cout << dim << " ";
    std::cout << std::endl;

    // 创建输入数据
    std::vector<float> input_tensor_values = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f};
    std::vector<int64_t> input_dims = {1, 4}; // 假设输入是一个 1x4 的张量
    Ort::Value input_tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(
        allocator, input_tensor_values.data(), input_tensor_values.size(),
        input_dims.data(), input_dims.size()
    );

    // 执行推理
    const char* output_name = session.GetOutputName(0, allocator);
    std::vector<Ort::Value> output_tensors = session.Run(
        Ort::RunOptions{nullptr},              // 默认推理选项
        &input_name, &input_tensor, 1,         // 输入名和输入张量
        &output_name, 1                        // 输出名
    );

    // 解析输出
    float* output_data = output_tensors[0].GetTensorMutableData<float>();
    auto output_shape = output_tensors[0].GetTensorTypeAndShapeInfo().GetShape();

    std::cout << "Output Shape: ";
    for (auto dim : output_shape) std::cout << dim << " ";
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "Output Values: ";
    for (size_t i = 0; i < output_tensors[0].GetTensorTypeAndShapeInfo().GetElementCount(); ++i) {
        std::cout << output_data[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

注意事项

线程安全性：
- Ort::Session 是线程安全的，可以在多线程环境中同时使用。
内存管理：
- 使用 ONNX Runtime 的默认分配器 (Ort::AllocatorWithDefaultOptions) 来管理内存。
- 所有使用分配器分配的内存需要显式释放或交由分配器管理。
推理性能：
- 使用 Ort::SessionOptions 配置优化选项（如线程数和图优化级别）可以显著提升推理性能。
模型输入/输出验证：
- 在执行推理之前，确保输入数据的维度和类型与模型的输入定义一致。
错误处理：
- 如果模型文件路径错误或输入数据不匹配，ONNX Runtime 会抛出异常，需要进行捕获和处理。

如果需要进一步深入了解 Ort::Session 或相关操作（如自定义提供程序、动态输入处理等），可以继续提问！

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 详解

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 是 ONNX Runtime C++ API 提供的一个简化工具类，用于分配和管理内存资源，尤其在操作模型输入输出信息时非常常用。

它封装了 ONNX Runtime 的默认分配器，简化了内存分配、释放的操作，是处理 Ort::Session 返回的字符串、张量等动态内存资源时的重要工具。

`Ort::AllocatorWithDefaultOptions` 的主要功能

动态分配内存：
- 用于获取模型的输入输出名称、类型信息等，这些信息通常是动态分配的内存。
简化内存管理：
- Ort::AllocatorWithDefaultOptions 自动处理分配的内存释放，避免手动管理内存的复杂性。
轻量级：
- 这是一个无状态的 RAII（资源获取即初始化）类，创建和销毁的开销非常小。

用法和接口

1. 构造函数

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 无需任何参数即可默认构造：

1	Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;

2. 常用方法

**`operator OrtAllocator*`**

提供一个隐式转换操作符，将对象转换为底层的 OrtAllocator* 类型。

示例：

1	OrtAllocator* raw_allocator = allocator;

内存管理功能

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 自动调用 ONNX Runtime 的默认分配器接口，例如分配和释放内存：
- 分配内存：allocator 在调用 API（如 GetInputName）时会自动分配内存。
- 释放内存：当 allocator 作用域结束时，分配的内存会被自动释放。

使用场景

1. 获取输入输出名称

在获取模型输入和输出名称时，返回的名称是动态分配的内存，Ort::AllocatorWithDefaultOptions 自动管理这部分内存。

示例：

#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "Example");

    // 加载模型
    Ort::SessionOptions session_options;
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 创建默认分配器
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;

    // 获取输入名称
    const char* input_name = session.GetInputName(0, allocator);
    std::cout << "Input Name: " << input_name << std::endl;

    // 获取输出名称
    const char* output_name = session.GetOutputName(0, allocator);
    std::cout << "Output Name: " << output_name << std::endl;

    return 0;
}

2. 与动态分配相关的 API

许多 ONNX Runtime 的 C++ API 使用动态内存分配，Ort::AllocatorWithDefaultOptions 是处理这些 API 的关键工具。例如：

获取输入输出类型信息

auto input_info = session.GetInputTypeInfo(0);
auto input_tensor_info = input_info.GetTensorTypeAndShapeInfo();

// 获取输入的维度信息
auto input_dims = input_tensor_info.GetShape();

获取分配器指针

当需要与 ONNX Runtime 的低层 API 交互时，可以通过 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 提供的 OrtAllocator* 指针：

1	OrtAllocator* raw_allocator = allocator;

内部工作原理

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 基于 ONNX Runtime 的默认分配器实现，以下是它的工作机制：

初始化默认分配器：
- 使用 ONNX Runtime 的 OrtCreateAllocatorWithDefaultOptions 方法创建分配器。
- 该分配器负责分配和释放内存。
自动管理内存：
- 通过 RAII 模式，确保分配器的生命周期与 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 实例绑定。
- 在分配器超出作用域时，自动释放所有相关资源。

注意事项

作用域管理：
- 确保 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 的生命周期覆盖所有需要使用其分配内存的地方。
- 在使用动态内存后，分配器超出作用域时会自动释放内存。
多线程使用：
- ONNX Runtime 的默认分配器是线程安全的，可以在多线程环境中使用。
避免手动释放：
- 如果已经使用 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 进行内存分配，无需手动释放内存，否则可能导致重复释放的错误。

完整示例：从模型中提取输入输出信息

以下是一个综合示例，展示如何使用 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 获取输入输出名称和类型信息：

#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "Example");

    // 加载模型
    Ort::SessionOptions session_options;
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 创建默认分配器
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;

    // 获取输入信息
    size_t num_inputs = session.GetInputCount();
    std::cout << "Number of inputs: " << num_inputs << std::endl;

    for (size_t i = 0; i < num_inputs; ++i) {
        const char* input_name = session.GetInputName(i, allocator);
        auto input_info = session.GetInputTypeInfo(i);
        auto tensor_info = input_info.GetTensorTypeAndShapeInfo();
        auto input_shape = tensor_info.GetShape();

        std::cout << "Input " << i << ": " << input_name << std::endl;
        std::cout << "  Shape: ";
        for (auto dim : input_shape) std::cout << dim << " ";
        std::cout << std::endl;
    }

    // 获取输出信息
    size_t num_outputs = session.GetOutputCount();
    std::cout << "Number of outputs: " << num_outputs << std::endl;

    for (size_t i = 0; i < num_outputs; ++i) {
        const char* output_name = session.GetOutputName(i, allocator);
        auto output_info = session.GetOutputTypeInfo(i);
        auto tensor_info = output_info.GetTensorTypeAndShapeInfo();
        auto output_shape = tensor_info.GetShape();

        std::cout << "Output " << i << ": " << output_name << std::endl;
        std::cout << "  Shape: ";
        for (auto dim : output_shape) std::cout << dim << " ";
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

总结

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 是处理动态分配内存的便捷工具类，尤其在获取输入输出名称等操作中必不可少。
它与 ONNX Runtime 的默认分配器紧密集成，简化了内存管理。
使用时只需关注业务逻辑，分配器的内存生命周期会自动管理。

如果需要进一步探索其工作机制或更多使用场景，可以继续提问！

Session::GetInputTypeInfo() 详解

Session::GetInputTypeInfo() 是 ONNX Runtime C++ API 中的一个重要方法，用于获取模型某个输入节点的类型和形状信息。通过这个方法，你可以详细了解模型输入的张量数据类型和维度，从而确保输入数据格式符合模型的要求。

函数原型

1	Ort::TypeInfo GetInputTypeInfo(size_t index) const;

参数

index：输入节点的索引，从 0 开始。

返回值

返回一个 Ort::TypeInfo 对象，包含输入节点的数据类型和形状信息。

Ort::TypeInfo 的功能

Ort::TypeInfo 是 ONNX Runtime 用于描述节点数据类型和形状的类。通过 TypeInfo 对象，你可以进一步获取以下信息：

节点是否为张量。
张量的数据类型。
张量的形状。

使用方法

以下是一个完整的示例，展示如何使用 GetInputTypeInfo() 获取模型输入节点的类型和形状信息：

#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "Example");

    // 加载模型
    Ort::SessionOptions session_options;
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 获取模型的输入节点数量
    size_t num_inputs = session.GetInputCount();
    std::cout << "Number of inputs: " << num_inputs << std::endl;

    // 创建默认分配器
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;

    // 遍历输入节点，获取类型和形状信息
    for (size_t i = 0; i < num_inputs; ++i) {
        // 获取输入节点名称
        const char* input_name = session.GetInputName(i, allocator);
        std::cout << "Input Name: " << input_name << std::endl;

        // 获取输入节点类型信息
        Ort::TypeInfo input_type_info = session.GetInputTypeInfo(i);
        auto tensor_info = input_type_info.GetTensorTypeAndShapeInfo();

        // 获取数据类型
        ONNXTensorElementDataType input_data_type = tensor_info.GetElementType();
        std::cout << "Data Type: " << input_data_type << std::endl;

        // 获取输入形状
        auto input_shape = tensor_info.GetShape();
        std::cout << "Shape: ";
        for (auto dim : input_shape) {
            std::cout << dim << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

Ort::TensorTypeAndShapeInfo 的功能

通过 TypeInfo 对象的 GetTensorTypeAndShapeInfo() 方法，可以获取输入节点的详细张量信息，返回的是一个 Ort::TensorTypeAndShapeInfo 对象。

1. 获取张量数据类型

1	ONNXTensorElementDataType GetElementType() const;

返回值是一个枚举值，表示张量的数据类型。例如：
- ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_FLOAT 表示 float 类型。
- ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_INT64 表示 int64_t 类型。

2. 获取张量形状

1	std::vector<int64_t> GetShape() const;

返回一个包含张量每个维度大小的 std::vector<int64_t>。
对于动态维度，返回的值为 -1。

3. 获取元素总数

1	size_t GetElementCount() const;

返回张量中元素的总数量，等于所有维度大小的乘积。
如果张量包含动态维度，无法计算总数时会抛出异常。

输出示例

假设我们加载的模型有一个输入节点，名称为 input_0，数据类型为 float，形状为 [1, 3, 224, 224]。运行上述代码的输出如下：

Number of inputs: 1
Input Name: input_0
Data Type: 1
Shape: 1 3 224 224

数据类型 1 对应 ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_FLOAT。
形状 [1, 3, 224, 224] 表示张量的维度。

注意事项

动态维度：
- 如果模型的某个维度是动态的，返回的值将是 -1。在这种情况下，需要根据具体推理场景动态确定实际的维度。
节点索引越界：
- 如果输入 index 超出范围（大于或等于输入节点数量），会抛出异常，需要确保索引有效。
数据类型匹配：
- 确保推理时提供的输入张量数据类型与模型的输入要求一致，否则会导致运行时错误。
多输入模型：
- 如果模型有多个输入，需要分别对每个输入调用 GetInputTypeInfo() 获取信息。

综合小结

Session::GetInputTypeInfo() 是了解模型输入节点属性的核心方法。
它返回一个 Ort::TypeInfo 对象，进一步提供张量的数据类型和形状信息。
使用时需要注意动态维度的处理和数据类型的匹配。

如需进一步了解 Ort::TypeInfo 或动态输入处理，可以继续提问！

TensorTypeAndShapeInfo::GetShape() 详解

TensorTypeAndShapeInfo::GetShape() 是 ONNX Runtime C++ API 中的一个方法，主要用于获取 ONNX 模型的张量输入或输出的形状信息。它返回一个包含张量维度大小的 std::vector<int64_t>，这些维度可以是静态或动态的。

函数原型

1	std::vector<int64_t> GetShape() const;

参数

此方法无参数，它直接作用于 TensorTypeAndShapeInfo 对象。

返回值

返回一个 std::vector<int64_t>，其中每个元素表示张量在该维度上的大小。如果维度是动态的，该维度的大小为 -1。

功能和用途

TensorTypeAndShapeInfo::GetShape() 方法的主要作用是返回张量的形状信息，这些信息对于输入数据的格式化和验证至关重要。它允许你获取张量在各个维度上的大小，通常用于确定输入数据或输出数据是否符合模型的要求。

静态维度：对于静态维度（在模型加载时确定的维度），返回的是实际的维度大小。
动态维度：如果张量的某些维度是动态的（例如在模型训练时，模型的输入维度没有固定大小），返回的维度值为 -1，表示该维度的大小是动态变化的，通常需要根据输入数据在推理时动态确定。

使用示例

假设你已经加载了一个 ONNX 模型并且调用了 GetInputTypeInfo() 或 GetOutputTypeInfo() 来获取模型输入或输出的张量类型信息。接下来，你可以使用 GetShape() 获取张量的形状。

示例代码：获取输入形状

#include <onnxruntime/core/session/onnxruntime_cxx_api.h>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "Example");

    // 加载模型
    Ort::SessionOptions session_options;
    const char* model_path = "model.onnx";
    Ort::Session session(env, model_path, session_options);

    // 创建默认分配器
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;

    // 获取输入数量
    size_t num_inputs = session.GetInputCount();
    std::cout << "Number of inputs: " << num_inputs << std::endl;

    // 遍历输入节点，获取形状
    for (size_t i = 0; i < num_inputs; ++i) {
        // 获取输入类型信息
        Ort::TypeInfo input_type_info = session.GetInputTypeInfo(i);
        auto tensor_info = input_type_info.GetTensorTypeAndShapeInfo();

        // 获取张量形状
        std::vector<int64_t> input_shape = tensor_info.GetShape();
        std::cout << "Input " << i << " shape: ";
        for (auto dim : input_shape) {
            std::cout << dim << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出示例

假设模型的输入是一个 4D 张量，形状为 [1, 3, 224, 224]，那么输出将类似于：

1 2	Number of inputs: 1 Input 0 shape: 1 3 224 224

如果输入的某个维度是动态的，例如批量大小（batch size）是动态的，那么输出可能是：

1	Input 0 shape: -1 3 224 224

-1 表示批量大小是动态的，推理时由输入数据的批量大小来确定。

`GetShape()` 的返回值解析

GetShape() 返回的 std::vector<int64_t> 每个元素表示一个维度的大小。下面是关于维度和返回值的一些常见情况：

1. 静态维度

如果模型的输入或输出具有固定的维度，则 GetShape() 返回的是该张量的具体形状。例如：

对于一个 1x3x224x224 的图像张量（通常用于图像分类任务），GetShape() 返回：
1
{1, 3, 224, 224}
对于一个二维张量（例如一个大小为 100x50 的矩阵），GetShape() 返回：
1
{100, 50}

2. 动态维度

如果模型的某些维度是动态的，则返回值中的该维度将是 -1，表示该维度在推理时会根据实际输入数据动态确定。常见的动态维度包括批量大小（batch size）。

假设模型的输入形状是 [batch_size, 3, 224, 224]，其中 batch_size 是动态的。GetShape() 可能返回：
1
{-1, 3, 224, 224}
在这个例子中，-1 表示 batch_size 是动态的，具体的值将在实际推理时由输入数据的大小确定。
如果模型具有 sequence_length 等动态维度，类似地，返回的形状可能为：
1
{10, -1} // 10 是固定维度，-1 表示第二维是动态的

3. 无效维度

如果张量没有形状（例如是一个标量），GetShape() 返回的向量为空：

1	{} // 无形状的张量

常见问题和注意事项

动态维度的处理：
- 对于动态维度，返回的形状中相应位置的值为 -1，你无法直接知道该维度的大小。通常，实际的维度会在推理时根据输入的大小动态确定。
如何获取元素数量：
- 如果模型的输入具有静态形状，可以通过 GetShape() 返回的维度大小计算张量的元素数量。
- 例如，假设返回的形状是 [1, 3, 224, 224]，那么元素总数为 1 * 3 * 224 * 224 = 150528。
性能优化：
- 当处理动态维度时，你可能需要动态调整输入的大小。通过 GetShape() 获取输入形状后，你可以根据实际情况调整输入数据的维度。
错误处理：
- 如果在尝试获取形状时遇到问题（如 session.GetInputTypeInfo() 返回错误），确保模型输入的维度与预期一致。

总结

TensorTypeAndShapeInfo::GetShape() 是 ONNX Runtime 中获取张量形状信息的关键方法。它返回张量的维度信息，帮助你在执行推理之前确认输入和输出数据的结构。了解如何处理静态和动态维度，对于正确地为模型准备输入数据至关重要。

如果你对 GetShape() 或其他 ONNX Runtime 方法有进一步的疑问，欢迎继续提问！

[1, 3, 224, 224] 表示的什么

[1, 3, 224, 224] 是一个形状（Shape）表示，通常用于描述图像张量的维度。在计算机视觉和深度学习任务中，这种表示方法是非常常见的。让我们逐步分析它：

`[1, 3, 224, 224]` 解释

1：批量大小（Batch Size）
- 这个数字表示图像数据批次中包含的图像数量。在这个例子中，批量大小为 1，意味着这只是一个单独的图像。批量大小是深度学习模型训练和推理过程中常用的概念。
3：颜色通道数（Channels）
- 这个数字表示图像的颜色通道数。在这种情况下，3 代表图像是 RGB 彩色图像，意味着图像包含三个颜色通道：红色（Red）、绿色（Green）和蓝色（Blue）。每个通道包含一个灰度值，表示颜色的强度。
224：图像的高度（Height）
- 这个数字表示图像的垂直尺寸，单位是像素。在这个例子中，图像的高度为 224 像素，表示图像的垂直方向有 224 个像素点。
224：图像的宽度（Width）
- 这个数字表示图像的水平尺寸，单位也是像素。在这个例子中，图像的宽度为 224 像素，表示图像的水平方向有 224 个像素点。

综合解释

1：批量大小为 1，意味着只有一个图像。
3：该图像为彩色图像，采用 RGB 色彩空间，因此有 3 个颜色通道。
224 和 224：该图像的尺寸为 224x224 像素，表示图像的高度和宽度都是 224 像素。

因此，[1, 3, 224, 224] 表示一个单独的 RGB 彩色图像，尺寸为 224x224 像素，具有 3 个颜色通道（红、绿、蓝）。这种形状常见于深度学习任务，特别是图像分类或卷积神经网络（CNN）的输入。

使用场景

这个张量形状通常用于深度学习框架，如 PyTorch、ONNX 或 TensorFlow，在图像数据的训练和推理过程中经常出现。例如，如果你使用一个深度学习模型来分类图像，模型通常期望输入的形状是 [B, C, H, W]，其中：

B 是批量大小。
C 是颜色通道数。
H 是图像的高度。
W 是图像的宽度。

总结

[1, 3, 224, 224] 表示一个具有 224x224 像素尺寸的 RGB 彩色图像，批量大小为 1。

什么是图像张量

图像张量（Image Tensor）是一个用于表示图像数据的多维数组（张量），通常用于深度学习、计算机视觉和其他机器学习任务。张量是一个数学概念，广泛用于表示高维数据。图像张量是张量在计算机视觉领域的具体应用，它通过数值数组的形式表示图像。

在深度学习和计算机视觉任务中，图像通常作为输入数据，通过神经网络进行处理和分析。为了能够处理图像，图像数据需要以一种数值形式表示，而这正是张量的作用所在。

图像张量的基本结构

图像张量的维度（Shape）通常与图像的表示方式、颜色通道数、分辨率和数据类型等因素相关。常见的图像张量表示方式包括以下几种：

1. 彩色图像张量

对于彩色图像，通常采用RGB（红绿蓝）颜色空间来表示。每个颜色通道的值通常是一个整数（比如 0 到 255 之间）或浮动的值（例如标准化到 [0, 1] 的浮动值）。

形状：[C, H, W]
- C：颜色通道数（通常是 3，表示 RGB 三个颜色通道）。
- H：图像的高度（即图像的行数，表示图像的垂直尺寸）。
- W：图像的宽度（即图像的列数，表示图像的水平尺寸）。

例如，一个大小为 224x224 像素的 RGB 彩色图像可以用一个形状为 [3, 224, 224] 的张量表示。

2. 灰度图像张量

对于灰度图像，通常只有一个颜色通道，即每个像素只有一个灰度值，表示图像的亮度。

形状：[1, H, W]
- 1：表示灰度图像只有一个颜色通道。
- H：图像的高度。
- W：图像的宽度。

例如，一个 28x28 像素的灰度图像可以用一个形状为 [1, 28, 28] 的张量表示。

3. 批量图像张量

在深度学习中，通常一次性处理多个图像。因此，图像张量通常以批量（batch）的形式输入到神经网络中。

形状：[B, C, H, W]
- B：批量大小（batch size），表示一次处理多少图像。
- C：颜色通道数（通常是 3 表示 RGB，或 1 表示灰度）。
- H：图像的高度。
- W：图像的宽度。

例如，一个包含 32 张 224x224 的 RGB 彩色图像的批量张量，可以表示为形状为 [32, 3, 224, 224] 的张量。

图像张量的存储格式

图像张量的存储格式依赖于数据的顺序和布局。最常见的两种存储格式是：

CHW（Channel, Height, Width）格式：
- 这是深度学习框架如 PyTorch、ONNX、Caffe 中常见的图像张量格式。颜色通道在前，接着是高度和宽度。
- 示例：[3, 224, 224] 表示一个 RGB 彩色图像，具有 3 个通道，尺寸为 224x224。
HWC（Height, Width, Channel）格式：
- 这是图像处理库如 OpenCV 和 TensorFlow 中常见的图像表示格式。图像的高度和宽度在前，颜色通道在后。
- 示例：[224, 224, 3] 表示一个 RGB 彩色图像，具有 3 个通道，尺寸为 224x224。

不同框架和工具可能采用不同的存储格式，但它们都可以通过相应的工具进行转换。

图像张量的用途

图像张量在计算机视觉和深度学习中的用途非常广泛，主要包括：

输入神经网络：
- 图像张量是深度学习模型，特别是卷积神经网络（CNN）的输入数据。通过神经网络的前向传播，模型会根据图像的特征进行分类、检测、分割等任务。
图像预处理：
- 在将图像输入神经网络之前，通常会进行一些预处理操作，如调整图像的大小、标准化颜色值、数据增强（例如旋转、裁剪、翻转等）。这些操作通常会改变图像张量的形状或数值。
图像生成：
- 在生成模型（如生成对抗网络 GAN）中，图像张量不仅作为输入，还作为模型的输出，生成新的图像。
图像变换：
- 图像张量在图像处理任务中，涉及图像的各种变换操作，比如图像的滤波、边缘检测、图像增强等。

图像张量的示例

以下是一个示例，展示如何使用 Python 和 NumPy 创建图像张量（以 NumPy 为例，虽然 Python 是常见的深度学习语言，但 ONNX Runtime 或 PyTorch 等框架也使用类似的张量表示方法）：

import numpy as np

# 创建一个 224x224 的 RGB 图像张量（3 个颜色通道）
image_tensor = np.random.rand(3, 224, 224)  # 随机生成一个图像张量

print(image_tensor.shape)  # 输出张量的形状，应该是 (3, 224, 224)

如果是批量图像（例如批量大小为 32）：

# 创建一个包含 32 张 224x224 RGB 图像的张量
batch_image_tensor = np.random.rand(32, 3, 224, 224)

print(batch_image_tensor.shape)  # 输出张量的形状，应该是 (32, 3, 224, 224)

总结

图像张量是一个多维数组，表示图像的数值数据，通常用于深度学习中的输入数据。
图像张量的常见形状包括 [C, H, W]（单张图像）和 [B, C, H, W]（批量图像）。
图像张量可以是彩色图像（RGB）或灰度图像，并通过颜色通道、图像的高度和宽度来表示。
在深度学习和计算机视觉任务中，图像张量是神经网络输入和输出的重要形式。

图像张量为机器学习模型提供了可以处理的格式，是许多计算机视觉任务的基础。

C++ onnxruntime Ort::Value 详解

在 ONNX Runtime 中，Ort::Value 是一个非常重要的类，用于表示张量（tensor）数据。它封装了模型的输入和输出数据，并提供了一种与 ONNX Runtime 进行交互的方式。

Ort::Value 介绍

Ort::Value 是 ONNX Runtime API 中用于表示数据的一个类，它可以用于存储模型的输入和输出数据，并为数据提供访问接口。你可以将数据包装到 Ort::Value 中，从而通过 ONNX Runtime 执行推理操作。它提供了对张量的访问、内存管理以及各种用于操作张量数据的功能。

主要功能

张量表示：Ort::Value 用于表示和存储模型的输入、输出数据，这些数据通常是多维数组，表示为张量（Tensor）。
数据类型支持：Ort::Value 支持各种数据类型，如浮动类型（float、double）、整数类型（int、long）、布尔类型等。它也支持不同的张量格式，例如：float32、int64 等。
内存管理：Ort::Value 内部管理内存，并负责在不再需要时释放内存。ONNX Runtime 会通过 RAII（资源获取即初始化）管理内存的生命周期。

创建 Ort::Value

Ort::Value 可以通过几种不同的方式创建，以下是一些常见的方法：

从原始数据创建：
使用 Ort::Value::CreateTensor 或类似函数，可以从原始内存或数组创建一个张量。常见的场景是创建张量并作为输入传递给模型。

Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;
std::vector<float> input_data = {1.0f, 2.0f, 3.0f};
std::array<int64_t, 1> input_shape = {3};
Ort::Value input_tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(allocator, input_data.data(), input_data.size(), input_shape.data(), input_shape.size());

从现有的内存（例如：std::vector）创建：
可以直接使用 Ort::Value 来包装现有的数据。可以通过 Ort::Value::CreateTensor 方法指定数据类型和形状。
从 C++ 标准容器（如 std::vector 或 std::array）创建张量：
Ort::Value 可以直接从容器对象创建张量，方便快速构建推理的输入数据。

常用方法

1. 获取数据类型

Ort::Value 提供了方法来获取存储的数据类型。例如，获取张量的数据类型（如 float32，int64 等）：

1	ONNXTensorElementDataType type = input_tensor.GetTensorTypeAndShapeInfo().GetElementType();

2. 获取张量的形状

通过 Ort::Value 的 GetTensorTypeAndShapeInfo() 方法，你可以获取张量的形状（即它的维度）。

1 2	Ort::TensorTypeAndShapeInfo tensor_info = input_tensor.GetTensorTypeAndShapeInfo(); std::vector<int64_t> shape = tensor_info.GetShape();

3. 获取数据指针

Ort::Value 也允许你访问底层数据。可以使用 GetTensorData 来获取存储张量数据的指针：

1	float* float_data = input_tensor.GetTensorData<float>();

4. 设置张量的值

你可以通过 Ort::Value 设置张量的数据：

1	input_tensor.SetTensorData<float>(input_data.data());

5. 转换为其他类型

通过 ONNX Runtime 提供的 API，你可以将 Ort::Value 转换为其他类型（例如：从张量转为 NumPy 数组，或通过其他方式访问数据）。

示例代码：推理输入和输出

下面是一个基本示例，展示了如何使用 Ort::Value 来执行 ONNX 模型推理：

#include <onnxruntime/core/providers/shared_ptr.h>
#include <onnxruntime/core/providers/tensor/ort_value.h>
#include <onnxruntime/core/providers/tensor/tensor.h>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXModel");

    // 创建一个 SessionOptions 对象
    Ort::SessionOptions session_options;

    // 加载 ONNX 模型
    std::string model_path = "model.onnx";
    Ort::Session onnx_session(env, model_path.c_str(), session_options);

    // 准备输入数据 (例如: 3x3 数字)
    std::vector<float> input_data = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f};
    std::array<int64_t, 2> input_shape = {1, 9};  // 假设这是一个 1x9 的输入

    // 创建 Ort::Value 对象作为输入张量
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;
    Ort::Value input_tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(allocator, input_data.data(), input_data.size(), input_shape.data(), input_shape.size());

    // 创建 Ort::Value 对象作为输出张量
    std::vector<Ort::Value> output_tensors;

    // 执行推理
    onnx_session.Run(Ort::RunOptions{nullptr}, 
                     &input_name, &input_tensor, 1, // 输入
                     &output_name, &output_tensors, 1); // 输出

    // 输出结果
    float* output_data = output_tensors[0].GetTensorData<float>();
    std::cout << "Inference result: " << output_data[0] << std::endl;

    return 0;
}

总结

Ort::Value 是 ONNX Runtime 用于表示和操作张量的核心类之一。
它提供了一种接口来管理输入和输出数据，支持多种数据类型和形状。
你可以通过 Ort::Value 来包装原始数据（如 std::vector），并将其传递给模型进行推理。
通过 Ort::Value 提供的接口，你可以方便地访问张量的数据、形状以及数据类型。

Ort::Value 的使用使得与 ONNX Runtime 进行交互变得简便而高效，能够帮助开发者轻松处理模型推理所需的各种数据。

Ort::Value::CreateTensor 详解

Ort::Value::CreateTensor 是 ONNX Runtime 中用于创建张量（Tensor）数据的一个静态函数。张量是 ONNX Runtime 中数据的核心表示形式，通常用于表示模型的输入和输出。通过 CreateTensor，你可以将数据封装成 Ort::Value 对象，供模型推理使用。

函数原型

static Ort::Value CreateTensor(
    Ort::Allocator& allocator, 
    void* data, 
    size_t size, 
    const int64_t* shape, 
    size_t shape_len, 
    ONNXTensorElementDataType type);

参数详解

**allocator**（类型：Ort::Allocator&）：
- 用于分配内存的分配器，ONNX Runtime 会使用它来管理张量的内存。
- 推荐使用 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 来创建一个默认的内存分配器。
**data**（类型：void*）：
- 一个指向存储数据的内存块的指针。数据将被存储在该指针指向的内存位置。
- 你需要将数据放入这块内存中，数据的类型和结构应该符合所需的张量类型和形状。
**size**（类型：size_t）：
- 数据的总大小，以字节为单位。
- size 应该等于张量的元素数量乘以每个元素的字节大小。例如，如果每个元素是 float（4 字节），而张量包含 100 个元素，那么 size 应该是 100 * 4。
**shape**（类型：const int64_t*）：
- 张量的形状，即每个维度的大小。形状是一个整型数组，表示张量的多维尺寸。
- 例如，对于一个 2D 张量，形状可能是 {3, 4}，表示该张量有 3 行 4 列。
**shape_len**（类型：size_t）：
- 张量形状的维度数量，即 shape 数组的长度。
- 例如，如果张量是 2D，shape_len 应该是 2；如果是 3D，shape_len 应该是 3，依此类推。
**type**（类型：ONNXTensorElementDataType）：
- 张量的数据类型，指定张量中元素的类型。ONNX 允许多种数据类型，包括：
  - ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_FLOAT（float 类型）
  - ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_INT32（int32 类型）
  - ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_INT64（int64 类型）
  - ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_UINT8（uint8 类型）
  - 等等。

返回值

返回一个 Ort::Value 对象，表示创建的张量。
Ort::Value 对象封装了张量的数据和形状，并可以在后续的推理过程中作为输入或输出使用。

示例代码

以下是一个创建张量并将其用于模型推理的完整示例：

#include <onnxruntime/core/providers/tensor/ort_value.h>
#include <onnxruntime/core/providers/tensor/tensor.h>
#include <onnxruntime/core/providers/shared_ptr.h>
#include <onnxruntime/core/providers/common.h>
#include <onnxruntime/core/providers/onnxruntime_typeinfo.h>

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXModel");

    // 创建一个默认分配器
    Ort::AllocatorWithDefaultOptions allocator;

    // 创建一个简单的 2D 张量数据（例如：2x3 的矩阵）
    std::vector<float> data = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f};
    std::array<int64_t, 2> shape = {2, 3};  // 张量的形状是 2x3

    // 创建张量对象
    Ort::Value tensor = Ort::Value::CreateTensor<float>(
        allocator, 
        data.data(),            // 数据指针
        data.size() * sizeof(float),  // 数据大小，单位是字节
        shape.data(),           // 形状
        shape.size(),           // 形状的长度
        ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_FLOAT  // 数据类型
    );

    // 获取张量的类型和形状信息
    Ort::TensorTypeAndShapeInfo tensor_info = tensor.GetTensorTypeAndShapeInfo();
    std::vector<int64_t> tensor_shape = tensor_info.GetShape();

    // 打印张量形状
    std::cout << "Tensor Shape: ";
    for (auto dim : tensor_shape) {
        std::cout << dim << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 访问张量数据
    float* tensor_data = tensor.GetTensorData<float>();
    std::cout << "Tensor Data: ";
    for (size_t i = 0; i < data.size(); ++i) {
        std::cout << tensor_data[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

详细解释

内存分配：
- 使用 Ort::AllocatorWithDefaultOptions 创建一个分配器对象，它将在创建张量时分配内存。
数据和形状：
- 数据是一个 std::vector<float>，代表了一个 2x3 张量的数据。
- 形状 shape 是一个 std::array<int64_t, 2>，表示张量是 2 行 3 列的。
创建张量：
- Ort::Value::CreateTensor<float> 方法用来创建一个 float 类型的张量。我们传入数据指针、数据大小、形状以及数据类型。
- 该方法将返回一个 Ort::Value 对象，封装了张量的所有信息。
获取张量信息：
- 使用 tensor.GetTensorTypeAndShapeInfo() 获取张量的类型和形状信息。
- 使用 tensor.GetTensorData<float>() 获取存储在张量中的数据指针。
打印结果：
- 打印张量的形状和数据内容。

注意事项

内存管理：Ort::Value 对象会自动管理张量的内存。因此，用户不需要手动释放张量的内存，只需保证它的生命周期在需要时有效。
数据类型：确保传入的 data 的类型与指定的 ONNXTensorElementDataType 类型匹配。例如，如果选择 ONNX_TENSOR_ELEMENT_DATA_TYPE_FLOAT，则 data 必须是 float 类型的数据。

总结

Ort::Value::CreateTensor 是一个用于创建张量的静态方法，可以将数据、形状和数据类型封装成 Ort::Value 对象。
它为 ONNX Runtime 模型推理提供了输入和输出的数据结构。
使用时需要提供内存分配器、数据、数据大小、形状以及数据类型等信息。

Session::Run() 函数详解

Session::Run() 是 ONNX Runtime 中的一个关键函数，负责执行模型推理（即前向传播）。它的主要作用是根据输入数据进行推理，并返回推理结果。你通过它将输入数据传递给 ONNX 模型，并得到相应的输出。

函数定义

Status Run(const Session::RunOptions& run_options,
           const std::vector<std::string>& input_names,
           const std::vector<const Ort::Value*>& input_values,
           const std::vector<std::string>& output_names,
           std::vector<Ort::Value>& output_values);

参数说明

**run_options (Session::RunOptions)**：
- 类型：const Session::RunOptions&
- 描述：设置推理过程中的一些选项，比如是否使用优化等。可以为空，表示使用默认选项。
**input_names (std::vectorstd::string)**：
- 类型：const std::vector<std::string>&
- 描述：输入张量的名称列表。对于每个输入张量，你需要提供对应的名称，这些名称必须与模型中定义的输入名称一致。
**input_values (std::vector<const Ort::Value*>)**：
- 类型：const std::vector<const Ort::Value*>&
- 描述：输入数据的值列表。每个输入对应一个 Ort::Value 对象，这些对象包含了输入数据。数据的类型和形状应与模型要求的输入一致。
**output_names (std::vectorstd::string)**：
- 类型：const std::vector<std::string>&
- 描述：输出张量的名称列表。指定你希望从模型中获取的输出名称。如果模型有多个输出，你需要提供所有输出的名称。
**output_values (std::vectorOrt::Value)**：
- 类型：std::vector<Ort::Value>&
- 描述：模型推理的输出结果。执行完推理后，结果会被填充到这个 Ort::Value 的 vector 中。

返回值

类型：Status
描述：函数返回一个 Status 对象，表示推理过程的状态。通常在成功时返回 Status::OK()，如果失败，则返回相应的错误信息。

函数工作流程

Session::Run() 函数在 ONNX Runtime 中负责以下几个步骤：

输入检查：
- 检查提供的输入数据是否与模型的输入要求（如名称、形状、数据类型）一致。
推理执行：
- 使用提供的输入数据执行推理。ONNX Runtime 会根据模型的计算图进行推理操作。
输出生成：
- 根据指定的输出名称，返回计算结果。输出的数据会被填充到 output_values 中，通常这些数据是 Ort::Value 对象，包含了推理结果（如分类的概率、图像的预测框等）。

示例代码

以下是一个简单的使用 Session::Run() 函数的示例，它展示了如何加载一个 ONNX 模型并运行推理。

#include <onnxruntime/core/providers/cpu/cpu_provider_factory.h>
#include <onnxruntime/core/providers/shared_library/provider_api.h>
#include <onnxruntime/core/providers/tensor/tensor.h>
#include <onnxruntime/core/providers/utils.h>
#include <onnxruntime/core/providers/common.h>
#include <onnxruntime/core/providers/session.h>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 初始化 ONNX Runtime 环境
    Ort::Env env(ORT_LOGGING_LEVEL_WARNING, "ONNXModel");

    // 加载模型
    const std::string model_path = "path_to_your_model.onnx";
    Ort::SessionOptions session_options;
    Ort::Session onnx_session(env, model_path.c_str(), session_options);

    // 设置输入数据
    std::vector<const char*> input_names = {"input_tensor_name"};  // 假设模型有一个输入张量
    std::vector<Ort::Value> input_values;

    // 创建输入 tensor（假设模型要求输入大小为 1x3x224x224）
    std::vector<float> input_data(1 * 3 * 224 * 224, 1.0f);  // 示例输入数据
    std::vector<int64_t> input_shape = {1, 3, 224, 224};  // 输入张量的形状
    input_values.push_back(Ort::Value::CreateTensor<float>(input_data.data(), input_shape));

    // 设置输出数据
    std::vector<const char*> output_names = {"output_tensor_name"};  // 假设模型有一个输出张量
    std::vector<Ort::Value> output_values;

    // 执行推理
    try {
        onnx_session.Run(Ort::RunOptions(), input_names, input_values.data(), input_names.size(), output_names, output_values);

        // 处理推理结果
        for (const auto& output : output_values) {
            // 处理每个输出的结果
            std::cout << "Output tensor: " << output.GetTensorTypeAndShapeInfo().GetShape()[0] << std::endl;
        }
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Error during inference: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

解释

初始化环境：首先创建一个 Ort::Env 对象来初始化 ONNX Runtime 环境。
加载模型：通过 Ort::Session 加载一个 ONNX 模型，并使用 SessionOptions 进行配置。
准备输入数据：创建输入数据（如一张图像），并使用 Ort::Value::CreateTensor 方法将其转换为 Ort::Value 类型。
执行推理：使用 Run 方法执行推理，传入输入数据和请求的输出数据名称。
输出结果：推理结果被存储在 output_values 中，之后可以进一步处理或打印输出。

注意事项

输入和输出数据的类型一致性：
- 需要确保输入数据的类型（如 float）与模型要求的数据类型一致。
- 输入数据的形状应与模型的输入形状匹配，否则推理会失败。
异常处理：
- Session::Run() 可能会抛出异常（如数据类型不匹配、形状不匹配等），因此通常需要在调用时使用 try-catch 来捕获并处理异常。
性能优化：
- Session::Run() 是一个同步操作，因此如果需要优化推理性能，可以考虑异步执行（如通过 RunOptions 或使用多线程）或使用硬件加速（如使用 GPU）。

总结

Session::Run() 是 ONNX Runtime 推理流程中的核心函数，它负责将输入数据传递给模型并返回结果。理解和正确使用该函数对于模型推理至关重要。通过合适的参数配置（如输入输出的名称和数据类型），可以实现高效、正确的模型推理。

摘要

onnxruntime库 是什么

核心特点

主要功能

使用场景

安装

ONNX 的来源

ONNX Runtime 的优势

onnxruntime C++接口 详解

核心概念与类

关键步骤与方法

完整示例代码

优化与扩展

常见问题

C++ onnxruntime Ort::Env 详解

Ort::Env 的功能

Ort::Env 的构造函数

1. 简单构造

2. 高级构造

常见用法

初始化 ONNX Runtime 环境

结合推理会话

Ort::Env 的主要接口

设置日志级别

设置线程池选项

注意事项

完整示例

Ort::SessionOptions 详解

Ort::SessionOptions 的功能

构造和基本用法

默认构造函数

主要成员函数

1. 设置线程数

SetIntraOpNumThreads

SetInterOpNumThreads

2. 设置优化级别

SetGraphOptimizationLevel

3. 配置执行提供程序

CPU 提供程序

GPU 提供程序（CUDA）

4. 配置内存分配

EnableMemPattern

DisableMemPattern

5. 使用分配器

设置分配器（可选）

6. 打开和关闭调试选项

启用调试

禁用调试

综合示例

注意事项

Ort::Session 详解

Ort::Session 的主要功能

构造和基本用法

构造函数

1. 默认构造

主要成员函数

1. 获取模型输入输出信息

GetInputCount 和 GetOutputCount

GetInputName 和 GetOutputName

GetInputTypeInfo 和 GetOutputTypeInfo

2. 推理操作

Run

综合示例：执行推理

注意事项

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 详解

Ort::AllocatorWithDefaultOptions 的主要功能

用法和接口

1. 构造函数

2. 常用方法

operator OrtAllocator*

内存管理功能

使用场景

1. 获取输入输出名称

示例：

2. 与动态分配相关的 API

获取输入输出类型信息

获取分配器指针

内部工作原理

注意事项

完整示例：从模型中提取输入输出信息

onnxruntime库是什么

onnxruntime C++接口详解

`Ort::Env` 的功能

`Ort::Env` 的构造函数

`Ort::Env` 的主要接口

`Ort::SessionOptions` 的功能

`SetIntraOpNumThreads`

`SetInterOpNumThreads`

`SetGraphOptimizationLevel`

`EnableMemPattern`

`DisableMemPattern`

`Ort::Session` 的主要功能

`GetInputCount` 和 `GetOutputCount`

`GetInputName` 和 `GetOutputName`

`GetInputTypeInfo` 和 `GetOutputTypeInfo`

`Run`

`Ort::AllocatorWithDefaultOptions` 的主要功能

**`operator OrtAllocator*`**

`GetShape()` 的返回值解析

`[1, 3, 224, 224]` 解释

Session::Run() 函数详解