ICLR18 best paper: Spherical CNNs

论文链接：https://arxiv.org/abs/1801.10130

GITHUB地址：https://github.com/jonas-koehler/s2cnn

中文讲解地址：

• https://www.zhihu.com/question/68713342
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/34042888

简介：

In this paper we introduce the building blocks for constructing spherical CNNs. We propose a definition for the spherical cross-correlation that is both expressive and rotation-equivariant. The spherical correlation satisfies a generalized Fourier theorem, which allows us to compute it efficiently using a generalized (non-commutative) Fast Fourier Transform (FFT) algorithm. We demonstrate the computational efficiency, numerical accuracy, and effectiveness of spherical CNNs applied to 3D model recognition and atomization energy regression.

下面是详细的代码配置过程：

1. 运行环境配置

1.1    安装Anaconda

下载地址：https://www.anaconda.com/download/

安装参考：致Python初学者：Anaconda入门使用指南

注意如果你想随时使用conda，就要将anaconda添加到环境变量中（其实在安装的时候会问你是否加入环境变量，选择yes后，还是可能会没有被添加），即在/home/yourname目录下，输入（如果你在使用bash就输入下面的命令，否则改成相应的如.zshrc）：

vim .bashrc

然后在文件末尾添加上：

export PATH=/home/yourname/anaconda3/bin:$PATH

再输入以下命令使环境变量立刻生效：

source .bashrc

如果你不想更改系统的python环境变量，就不要把conda加入到系统的环境变量里，

而是每次都在虚拟环境里使用conda

安装虚拟环境，并切换至虚拟环境，参考：https://segmentfault.com/a/1190000005828284

比如这里使用了：

# 创建虚拟环境
~/anaconda3/bin/conda create -n py3 python=3.6

# 激活虚拟环境
source ~/anaconda3/bin/activate py3

1.1.1    为了下载速度更快，更换conda下载源为清华大学镜像

 参考：https://blog.csdn.net/huludan/article/details/52711550

运行以下两行命令即可：

conda config --add channels 'https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/free/'
conda config --set show_channel_urls yes

1.2    安装Pytorch

地址：http://pytorch.org

请选择适合自己的安装方法，这里我们选择了运行以下命令：

conda install pytorch torchvision cuda91 -c pytorch

1.3    安装CUPY

地址：https://github.com/cupy/cupy

安装方法：

conda install cupy

不要使用！！！！这个可能就是导致一直出BUG的元凶！！！！！
pip install cupy --user

1.4    安装lie_learn

地址：https://github.com/AMLab-Amsterdam/lie_learn.git

输入以下命令：

git clone https://github.com/AMLab-Amsterdam/lie_learn.git

python setup.py install

 中间需要从Google Drive获取J_dense_0-278.npy（下载链接），嗯……自己想办法吧

或者手动下载下来，然后将其放在这个路径：（会有路径提示，认真看）

~/anaconda3/lib/python3.6/site-packages/lie_learn/representations/SO3/pinchon_hoggan

1.5    安装pynvrtc

输入命令：

pip install pynvrtc --user

2. Spherical CNNs

2.1    安装Spherical CNNs

执行以下命令：

git clone https://github.com/jonas-koehler/s2cnn
cd s2cnn
vim setup.py          [怎么修改请看下面，需要删除一个'r']
python setup.py install

 在setup.py中有一行是读取README.md文件，但是报错说编码格式错误，

请参考：https://github.com/jonas-koehler/s2cnn/issues/3

adding , encoding='utf-8' instead of 'r', encoding='utf8' in open() function in setup.py file

这个如果不解决，之后会出现报错：module ‘s2cnn.ops.gpu.lib_cufft’ has no attribute ‘destroy’

作者已经把源代码改了，无需关注此问题

2.2    运行equivariance_error 的例子来测试是否真正安装成功

运行命令：

python main.py

如果出现返回以下结果，则证明安装成功：

main.py:38: UserWarning: volatile was removed and now has no effect. Use with torch.no_grad(): instead.
x = torch.autograd.Variable(torch.randn(1, 12, 128, 128), volatile=True).cuda() # [batch, feature, beta, alpha]
relative error = 0.022134914994239807

2.2.1    如果出现module ‘s2cnn.ops.gpu.lib_cufft’ has no attribute ‘destroy’

参见我的提问：https://github.com/jonas-koehler/s2cnn/issues/5

我尝试在不同的3个服务器上安装了7、8次，最终有一次安装成功了，没有报出这个错误。但是和之前的安装方案并没有什么区别，所以这里也很迷茫。

有一位网友说在s2cnn/setup.py中，修改为

long_description=open(os.path.join(os.path.dirname(__file__), "README.md"), 'r', encoding='utf8').read()

而目前（20180502）作者将这里修改为了

long_description=open(os.path.join(os.path.dirname(__file__), "README.md"), encoding='utf8').read()

实测网友给出的方案后，会出现新的BUG，详见https://github.com/jonas-koehler/s2cnn/issues/3

所以，目前只能多试试了

下面给出作者的安装流程：https://github.com/jonas-koehler/s2cnn/issues/5

I created a new anaconda environment and I installed everything.
I didn’t manage to install cupy with cuda9 so I did all with cuda8.

Create new env:
conda create --name s2cnn_test python=3.6
conda activate s2cnn_test
Compile s2cnn:
conda install pytorch torchvision -c pytorch (version0.4.0-py36_cuda8.0.61_cudnn7.1.2_1)
pip install cupy-cuda80 (version cupy-cuda80-4.0.0)
pip install pynvrtc
python setup.py install
Install lie_learn:
conda install -c anaconda cython
conda install -c anaconda requests
git clone https://github.com/AMLab-Amsterdam/lie_learn.git
python setup.py install
Run the equivariance_error example
conda install -c anaconda scipy
python main.py

2.3    运行example之shrec17

例子地址：https://github.com/jonas-koehler/s2cnn/tree/master/examples/shrec17

2.3.1    安装trimesh和pyembree

仓库地址：https://github.com/mikedh/trimesh

# install modules for spatial indexing and  polygon manipulation
# these generally install cleanly on Linux, Windows, and OSX
conda install -c conda-forge rtree shapely

# install pyembree for fast ray queries
# Linux and OSX only
conda install -c conda-forge pyembree

# install Trimesh and soft dependencies that are easy to install # these generally install cleanly on Linux, Windows, and OSX pip install trimesh[easy]

2.3.2    训练网络

python train.py --model_path model.py --log_dir my_run --dataset train --batch_size 32 --augmentation 4

这行命令执行过程中会下载一个很大很大的数据集，数据集的主页：https://shapenet.cs.stanford.edu/shrec17/

2.3.3    验证训练后的网络

在运行之前，先安装nodejs才行，

这里使用了以下命令来进行安装

conda install nodejs

然后执行验证程序

python test.py --log_dir my_run --dataset val --batch_size 32 --augmentation 4
cat my_run/summary.csv | grep micro

2.3.4    报错处理

如果出现这个错误：No such file or directory: ‘nodejs’: ‘nodejs’

解决方案：通过conda，在虚拟环境中安装的包，都在虚拟环境下能够找到，比如这里，我的包的路径在：

~/anaconda3/envs/s2cnn_test/bin

在bin目录下能够找到一个文件叫做node，所以，执行以下命令：

cd ~/anaconda3/envs/s2cnn_test/bin
cp -r node nodejs

就可以解决这个报错了

如果出现找不到scipy：

不要使用 conda install scipy，

这行命令会把pytorch降级到0.1.0版本。

应该使用如下命令：

conda install -c anaconda scipy