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图像物体分类

接下来我们继续学习基于Hobot CNN模型推理库之上的视觉应用。

机器人要感知周边环境，那就得确定看到的图像中都有什么，比如地上有一只猫，旁边有一个桌子之类的，这个猫和桌子就是具体的物体分类啦。

图像分类原理

如果是人来识别一只猫的话，似乎再简单不过了，无论黑猫、白猫还是花猫，我们一眼就可以看出来。

不过这件事对于机器人来讲可没有那么简单，为了能够让机器准确识别一只猫，无数学者可是研究了几十年啊，虽然还赶不上人类的智慧，但是这件事已经没有那么遥不可及了。

比如说我们要让机器识别图像中有一只猫，我们就得先教会机器什么是猫，对此我们就得把各种各样猫的照片给计算机看，目的就是让机器学习，看的越多，识别的也就越准。

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我们那里找这么多猫的图片呢？

大家可能听说过一个著名的视觉对象数据库——ImageNet，里边有超过1400万张标注过的图像，2万多个类别，我们就可以利用这个庞大的数据库，找到很多猫的照片。

然后就搭建神经网络，把这些数据放进去训练了，调教出一套比较好的识别模型。

接下来把这套模型部署到机器人上，之后每当有一幅图像收到之后，就传到这个模型中，也就是模型推理，推理的结果就是类似这样的数据，概率最大的，也就是机器识别到的物体啦。

关于机器学习，理论众多，大家可以学习专门的课程，我们课上还是重点讲解在TogetherROS中的实现方法。

编程开发方法

我们来看这样一张图片，大家很快就可以发现这是一只斑马。

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运行示例程序

我们如何用机器来识别它呢，大家先来运行这个案例，这是基于ImageNet数据集训练的模型，可以识别1000种常见的物体，我们看一下效果如何？

$ cd /app/ai_inference/01_basic_sample/
$ sudo python3 ./test_mobilenetv1.py

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代码解析

test_mobilenetv1.py：

#!/usr/bin/env python3

from hobot_dnn import pyeasy_dnn as dnn
import numpy as np
import cv2


def bgr2nv12_opencv(image):
    height, width = image.shape[0], image.shape[1]
    area = height * width
    yuv420p = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2YUV_I420).reshape((area * 3 // 2,))
    y = yuv420p[:area]
    uv_planar = yuv420p[area:].reshape((2, area // 4))
    uv_packed = uv_planar.transpose((1, 0)).reshape((area // 2,))

    nv12 = np.zeros_like(yuv420p)
    nv12[:height * width] = y
    nv12[height * width:] = uv_packed
    return nv12

def print_properties(pro):
    print("tensor type:", pro.tensor_type)
    print("data type:", pro.dtype)
    print("layout:", pro.layout)
    print("shape:", pro.shape)


def get_hw(pro):
    if pro.layout == "NCHW":
        return pro.shape[2], pro.shape[3]
    else:
        return pro.shape[1], pro.shape[2]


if __name__ == '__main__':
    # test classification result
    models = dnn.load('../models/mobilenetv1_224x224_nv12.bin')
    # test input and output properties
    print("=" * 10, "inputs[0] properties", "=" * 10)
    print_properties(models[0].inputs[0].properties)
    print("inputs[0] name is:", models[0].inputs[0].name)

    print("=" * 10, "outputs[0] properties", "=" * 10)
    print_properties(models[0].outputs[0].properties)
    print("outputs[0] name is:", models[0].outputs[0].name)

    # 打开图片
    img_file = cv2.imread('./zebra_cls.jpg')
    # 把图片缩放到模型的输入尺寸
    # 获取算法模型的输入tensor 的尺寸
    h, w = get_hw(models[0].inputs[0].properties)
    des_dim = (w, h)
    resized_data = cv2.resize(img_file, des_dim, interpolation=cv2.INTER_AREA)
    nv12_data = bgr2nv12_opencv(resized_data)

    # 模型推理
    outputs = models[0].forward(nv12_data)

    print("=" * 10, "Get output[0] numpy data", "=" * 10)
    print("output[0] buffer numpy info: ")
    print("shape: ", outputs[0].buffer.shape)
    print("dtype: ", outputs[0].buffer.dtype)
    # print("First 10 results:", outputs[0].buffer[0][:10])

    # 从输出结果中得到值最大的那个序号，比如 zebra 就是第 340 个值，应该大于 0.99
    print("=" * 10, "Classification result", "=" * 10)
    assert np.argmax(outputs[0].buffer) == 340
    # 输出类别序号和预测概率值
    print("cls id: %d Confidence: %f" % (np.argmax(outputs[0].buffer), outputs[0].buffer[0][np.argmax(outputs[0].buffer)]))

Mobilenetv2物体分类

用图片进行识别不太过瘾，毕竟是静态的图像，没问题，TogetherROS中还提供了实时物体分类的案例，我们继续来体验一下。

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为了实时显示视觉识别的效果，这里我们需要启动TogetherROS中的一个web服务器，它会把视觉识别的实时效果，通过网络传输出来，我们直接在浏览器中就可以看到结果啦。也是便于我们开发调试的一个重要工具。

# 启动webserver服务
$ cd /opt/tros/lib/websocket/webservice/ 
$ chmod +x ./sbin/nginx && ./sbin/nginx -p .

运行例程：

$ source /opt/tros/setup.bash
$ cp -r /opt/tros/lib/dnn_node_example/config/ .
$ cp -r /opt/tros/lib/dnn_benchmark_example/config/runtime/ ./config/
$ ros2 launch /opt/tros/share/dnn_node_example/launch/hobot_dnn_node_example.launch.py config_file:=config/mobilenetv2workconfig.json image_width:=480 image_height:=272

在浏览器中登录192.168.1.10，就可以看到分类效果啦：

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