完全無知からHDDにubuntu入れてyolov3する話

#はじめに
LINUXってそもそも何？ってレベルなのにオブジェクト検出をやることになりました。
数か月レベルで苦しんだので道を残しておきます。

CUIとかlinuxとか触らんわ、って人向けです。
私自身ほとんどわかっていないので、間違いや冗長な部分もありますがそこは雰囲気で。

##環境
GPU:RTX2060
(windows10 pro)

windowsとubuntu両方ストレスフリーに使いたいのでHDDを二つ用意して構築しました。

#構築
##ubuntuインストール
###必要なもの
・HDD
・4GB以上のUSBメモリ
HDDもUSBも再利用はできますが、中身は消し飛ぶので使っていないものを用意してください。

###ubuntuのインストールメディア作成

こちらからUbuntu 18.04のisoをダウンロードします。
新しいものは情報が少ないので情弱は18.04です。
20.04を入れると初心者は悲惨な目に遭います。
これをUSBメモリにぶち込めばいいわけです。

そしてぶち込むためのソフトがいるのでそちらも用意します。
私はUniversal USB Installerを使いました。
こちらを使う場合は、書き込み先はもちろんUSBメモリを選択してください。

ubuntu用のHDDは挿しましたか？挿したら次です。

###ubuntuの起動
先ほどのUSBメモリからubuntuを起動します。
SHIFTを押しながらwindowsを再起動するか、起動中にブートメニューを開いてUSBメモリっぽいやつを選びます。
ブートメニューの開き方は、PCの起動中にチラッと出てくるF8とかF11とか書いてる謎の文章に書いてあります。あの瞬間に対応するキーを押します。
これはメーカーによって異なるので各自調べてください。
私はF11で開きました。

起動するとよくわからないメニューが出てくるので、ubuntu without installと書いてあるやつでubuntuを起動します。

ここでubuntuが起動します。
あとはデスクトップにあるインストールを起動するだけです。
インストール先を聞かれますが、空のHDDを選択します。
決してwindowsが入ってるHDDを選択しないでください。データがすべて死にます。

途中で
「ubuntu 20.04 LTS っていう新しいubuntuあるよ！」
と言われることがありますが無視してください。

最後まで終わったらUSBメモリは取り出してよいです。

###ドライブの起動順位の変更(HDD２本差しの人向け)
このままだと、ubuntuを起動しようとする度にF11連打大会が始まります。
そこで、BIOSというwindowsやらubuntuやらを起動してくれる子に、ubuntuを優先的に起動してもらうようにします。

先ほどブートメニューを開いた時のように、今度は起動画面でF2とかDeleteキーとかを押します。これまたメーカーによりますが、私はDeleteでした。

これでBIOSの画面が開いたと思います。
OSの設定やらが転がってますが、Boot Device Priorityもしくはそれに近い名前を探してください。
探し当てたらubuntuが入っているHDDの起動順を1番にします。
ほとんどは元々刺さってたHDDが若い数字のHDDです。

ubuntuは 何を起動するか聞いてくれる良い子なので、これで快適に起動するようになりました。

##基礎構築
###初動
左下にソフト一覧があるのでターミナル(端末)を開きます。
なんかプログラマーっぽい黒いアレです。
見当たらなくとも一覧のどこかにあるので探します。

開いたら以下を入力します。
＄マークは入力する行の目印です。コレを除いた部分を入力します。

$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade

sudoはroot権限を使う子です(Super-User/Substitute-User DO:ルート権限で実行)。「権限/許可がない」とか「rootで実行しろ」とか言われたらコレを冒頭に入れたら大抵解決します。
aptはパッケージ管理コマンド(Advanced Packaging Tool)です。
何か変更を加えたらupdateとupgradeをしておきます。新しいほうがいいですもんね。

長文の場合は、冒頭を少し入力してTABキーを押すとある程度補完してくれるので活用しましょう。

ちなみにsudoが面倒だと思ったらルートにログインすることで解決します。

$ sudo su -

//ルートからログアウトするときはexitを使う
$ exit

CTRL+Vが使えないぞ！という方はCTRL+SHIFT+Vで幸せになれます。

今後うまく行かなかったらupdateとsudoを真っ先に試してください。
割と解決します。

###NVIDIAドライバーを入れる
GPUを動かす子です。
https://qiita.com/kawazu191128/items/8a46308be6949f5bda57 を参考にしました。

まずはオススメのドライバーを教えてもらいましょう。
※ドライバー：制御ソフト

$ ubuntu-drivers devices

これでrecommendされたドライバーをインストールします。
私はnvidia-driver-455でした。

$ sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
$ sudo apt update
$ sudo apt install nvidia-driver-455

これでドライバーは入りましたので再起動します。

$ sudo reboot

再起動後にGPUを認識していることを確認したら完了です。

$ nvidia-smi

smi = System Management Interface
私の場合はRTX2060という文字が出てきました。

###OpenCVのインストール
計算に必要な子です。
下記事の丸パクリ
https://qiita.com/usk81/items/98e54e2463e9d8a11415

まずリポジトリを追加しておきます。

$ sudo add-apt-repository "deb http://security.ubuntu.com/ubuntu bionic-security main"

次は依存ライブラリをバシバシ入れていきます。

$ sudo apt -y install build-essential checkinstall cmake unzip pkg-config yasm
$ sudo apt -y install git gfortran python3-dev
$ sudo apt -y install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libtbb-dev
$ sudo apt -y install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev libatlas-base-dev libxvidcore-dev libx264-dev libgtk-3-dev

やっとOpenCVを入れていきます。

$ cd /usr/local/src
$ sudo git clone https://github.com/opencv/opencv.git
$ sudo git clone https://github.com/opencv/opencv_contrib.git
$ cd opencv_contrib
$ sudo git checkout -b 3.4.3 refs/tags/3.4.3
$ cd ../opencv/
$ sudo git checkout -b 3.4.3 refs/tags/3.4.3

cdは現在位置(ディレクトリ)を移動するコマンド(Change Directory)です。
cd 行先 で移動できますし cd ../のように点を2つで一階層戻れます。
cd ~/で最初にいた場所に戻っても来れます。

gitはコードのバージョン管理用のツールです。大抵はgithubからなんやかんやするコマンドです。
何かインストールしろと言われたら素直に従ってください。

次はダウンロードしてきたOpenCVを使えるようにします。

$ sudo mkdir build
$ cd build

mkdirはMaKe DIRectory、つまりディレクトリを作ります。
ちなみにディレクトリ≒フォルダです。
この記事を見ているレベルなら違いは全く気にせず構いません。

buildに移動したら使えるようにしていきます。
めちゃくちゃ時間かかるのでビビらないように。

$ sudo cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D WITH_TBB=ON \
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=../../opencv_contrib/modules ..
$ sudo make -j12
$ sudo make install

//うまくいったか確認
$ echo /usr/local/lib > /etc/ld.so.conf.d/opencv.conf
$ ldconfig -v

\は「次の行でも入力するからまだ実行するな」のサインです。￥と表記されることもあります。
makeでビルド、つまり使えるようにします。その時に使う子をcmakeで作成しています。
-j12は使うCPUのコア数を指定しています。よくわからなかったら省略してください。
echoはprintみたいなものです。私はよくわかりません。

最後にOpenCVが入ったか確認します。
バージョン(今回は3.4.3)が表示されたら成功です。

$ opencv_version

###CUDA Toolkitのインストール
GPUを幅広い用途に使えるようにしてくれます。
https://qiita.com/okubo999/items/79e1d97a7a3a3de70de2 参考です。

公式サイトからCUDA Toolkitを持ってきます。
掲示板の海外アニキ曰く10.2が良いらしいので、私は10.2にしました。
追記：将来TensorFlow触ってみたなー、と思ってる方は10.0にしてください。10.2には対応していません。

Linux -> x84_64 -> Ubuntu -> 18.04 -> deb(network)
と押していくとやり方が書いてあります。
しかし、最後だけ少し変えます。

$ wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/cuda-ubuntu1804.pin
$ sudo mv cuda-ubuntu1804.pin /etc/apt/preferences.d/cuda-repository-pin-600
$ sudo apt-key adv --fetch-keys https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/7fa2af80.pub
$ sudo add-apt-repository "deb http://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/ /"
$ sudo apt update
$ sudo apt -y install cuda-toolkit-10-2

wgetでダウンロードできます。www+getが由来です。
今回はtoolkitだけ欲しいので、最後にtoolkitだけ指定しています。

このままだとPCがうまく使ってくれないのでpathを追加します。

$ nano ~/.bashrc

そして下記を最後の行に追加します。

.bashrc

## CUDA and cuDNN paths
export PATH=/usr/local/cuda-10.2/bin${PATH:+:${PATH}}
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda-10.2/lib64${LD_LIBRARY_PATH:+:${LD_LIBRARY_PATH}}

nanoはテキストエディタです。下にいろいろ出ると思うのでそれを参考にしてください。
^Xとかの ^ は CTRL同時押し の意味です。
YESorNO を聞かれたらyかnを入力します。

最後にpathを反映させます。

$ source ~/.bashrc

//以下でいろいろ出てきたら成功してる
$ nvcc -V
$ echo $PATH

###cuDNNのインストール
CUDAを人工知能向けに使いやすくしてくれます。
公式サイトからCUDAのバージョンに合うものをインストールします。
今回は7.6.5です。

登録しろと言われたら大人しく従います。

アーカイブを開くと
Download cuDNN v7.6.5 (November 18th, 2019), for CUDA 10.2
というのがあるので、そちらから
cuDNN Runtime Library for Ubuntu18.04 (Deb) cuDNN Developer Library for Ubuntu18.04 (Deb) cuDNN Code Samples and User Guide for Ubuntu18.04 (Deb)
をダウンロードします。

そのままダウンロードするとダウンロードフォルダに入りますが、汚いので私はworkspaceを作りそちらに入れました。

$ mkdir workspace
$ cd workspace

ダウンロードしたら、ダウンロードしたパスまで移動(cd を使う)してください。
それでは展開します。

$ sudo dpkg -i libcudnn7_7.6.5.32-1+cuda10.2_amd64.deb 
$ sudo dpkg -i libcudnn7-dev_7.6.5.32-1+cuda10.2_amd64.deb 
$ sudo dpkg -i libcudnn7-doc_7.6.5.32-1+cuda10.2_amd64.deb 

dpkg は.debを操作する子です。

ここまで来たらほぼ勝利です。

##機械学習編
やっと機械学習パートに入ります。
https://qiita.com/okubo999/items/79e1d97a7a3a3de70de2 を参考
###darknetの用意
最初にフレームワークであるdarknetを用意します。

ここからは散らかるのでworkspaceとか作って作業してください。
(追記：本家のdarknetでは自作データの学習が上手く行かなかったのでAlexeyさんの改良版(？)に変えました。)

$ git clone https://github.com/AlexeyAB/darknet.git
$ cd darknet
$ nano Makefile

Makefileを開いたら以下のようにします。

Makefile

GPU=1
cuDNN=1
OPENCV=1 

Makefileはmakeするときに使う設定です。
今回はGPUを使いたいので少し書き換えました。

これでmakeすれば使えるようになります。

$ make

darknetを実行してエラーが出なければ勝利です。

$ ./darknet 
usage: ./darknet [function]

###YOLOv3を使う
やっと本題です。
まずは学習済みデータを持ってきます。

$ wget https://pjreddie.com/media/files/yolov3.weights

もしwgetがエラーなどで止まっても --continue を使うと再開できます。
今回の場合はこんな感じですね。
$ wget --continue https://pjreddie.com/media/files/yolov3.weights

いよいよ実行します。

$ ./darknet detect cfg/yolov3.cfg yolov3.weights data/dog.jpg

出力画像が得られたら完全勝利です。
おつかれさまでした。

###YOLO止まるんだが？

CUDA Error:out of memory
darknet: ./src/cuda.c:36: check_error: Assertion '0' failed.

などと言われたら、GPUの性能がクソザコだと煽られています。
そうなったらキレ散らかすのを我慢して設定を落とします。
darknet/cfg/yolov3.cfgにサイズ設定があるので32の倍数で小さくします。

darknet/cfg/yolov3.cfg

width=416
height=416

他にも効果のある設定はありますが、サイズ変更が一番効果的で直感的だと思ってます。
自転車の前にいるワンちゃんが見えたらクソザコ卒業です。
おつかれさまでした。

###オプションを加えたい
yolov3には色々なオプションをつけられるのですが、上記のものに付け足しても無視されます。
画像出力をナシにする-dont_showを加えてみましょう。

//結果画像を表示しない
$ ./darknet detector test cfg/coco.data cfg/yolov3.cfg yolov3.weights data/dog.jpg -dont_show

detectがdetectorになったり、cfg/coco.dataが追加されたりしてますね。
detectのままだとオプションは１種類くらいしか通りませんし、testでとんでもない量のウィンドウが出たりします。

###yolov4にしてみたい
実はdarknetの中にyolov1~v4が入っています。
yolov4を試すのは簡単で、

$ ./darknet detector test cfg/coco.data cfg/yolov4.cfg yolov4.weights data/dog.jpg -dont_show

と、数字を3->4に変えるだけです。
ちょっと速度は下がりますが、精度は相応に上がります。
yolov3の方がネットの記事が多いのですが、好きな方を選んでください。

#おわりに
私のubuntuが先日、firefoxのクラッシュした連鎖で地獄と化し再インストールしたので備忘録として残しました。
WSLとか ubuntu 20.04 とか彷徨いましたが、やはり安定感は大事ですね。

このあと、私の本来の目標である自前データでの学習をこちらの記事を参考に行いました。

素晴らしい猫耳です。