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[12188] 2018-01-02_Python+树莓派+YOLO打造一款人工智能相机

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2018-01-02_Python+树莓派+YOLO打造一款人工智能相机 P y t h o n + 树 莓 派 + Y O L O 打 造 一 款 人 工 智 能 相 机 A l p h a _ h 4 c k   F r e e B u f   2 0 1 8 - 0 1 - 0 2 不 久 之 前 ， 亚 马 逊 刚 刚 推 出 了 不 久 之 前 ， 亚 马 逊 刚 刚 推 出 了 D e e p L e n s 。 这 是 一 款 专 门 面 向 开 发 人 员 的 全 球 首 个 支 持 深 度 学 习 的 摄 像 机 ， 它 所 。 这 是 一 款 专 门 面 向 开 发 人 员 的 全 球 首 个 支 持 深 度 学 习 的 摄 像 机 ， 它 所 使 用 的 机 器 学 习 算 法 不 仅 可 以 检 测 物 体 活 动 和 面 部 表 情 ， 而 且 还 可 以 检 测 类 似 弹 吉 他 等 复 杂 的 活 动 。 虽 然 使 用 的 机 器 学 习 算 法 不 仅 可 以 检 测 物 体 活 动 和 面 部 表 情 ， 而 且 还 可 以 检 测 类 似 弹 吉 他 等 复 杂 的 活 动 。 虽 然 D e e p L e n s 还 未 正 式 上 市 ， 但 智 能 摄 像 机 的 概 念 已 经 诞 生 了 。 还 未 正 式 上 市 ， 但 智 能 摄 像 机 的 概 念 已 经 诞 生 了 。 今 天 ， 我 们 将 自 己 动 手 打 造 出 一 款 基 于 深 度 学 习 的 照 相 机 ， 当 小 鸟 出 现 在 摄 像 头 画 面 中 时 ， 它 将 能 检 测 到 小 鸟 并 自 动 进 行 拍 照 。 最 终 成 品 所 拍 摄 的 画 面 如 下 所 示 ： 相 机 不 傻 ， 它 可 以 很 机 智 相 机 不 傻 ， 它 可 以 很 机 智
我 们 不 打 算 将 一 个 深 度 学 习 模 块 整 合 到 相 机 中 ， 相 反 ， 我 们 准 备 将 树 莓 派 “ 挂 钩 ” 到 摄 像 头 上 ， 然 后 通 过 W i F i 来 发 送 照 片 。 本 着 “ 一 切 从 简 ” （ 穷 ） 为 核 心 出 发 ， 我 们 今 天 只 打 算 搞 一 个 跟 D e e p L e n s 类 似 的 概 念 原 型 ， 感 兴 趣 的 同 学 可 以 自 己 动 手 尝 试 一 下 。 接 下 来 ， 我 们 将 使 用 P y t h o n 编 写 一 个 W e b 服 务 器 ， 树 莓 派 将 使 用 这 个 W e b 服 务 器 来 向 计 算 机 发 送 照 片 ， 或 进 行 行 为 推 断 和 图 像 检 测 。 我 们 这 里 所 使 用 的 计 算 机 其 处 理 能 力 会 更 强 ， 它 会 使 用 一 种 名 叫 Y O L O 的 神 经 网 络 架 构 来 检 测 输 入 的 图 像 画 面 ， 并 判 断 小 鸟 是 否 出 现 在 了 摄 像 头 画 面 内 。 我 们 得 先 从 Y O L O 架 构 开 始 ， 因 为 它 是 目 前 速 度 最 快 的 检 测 模 型 之 一 。 该 模 型 专 门 给 T e n s o r f l o w （ 谷 歌 基 于 D i s t B e l i e f 进 行 研 发 的 第 二 代 人 工 智 能 学 习 系 统 ） 留 了 一 个 接 口 ， 所 以 我 们 可 以 轻 松 地 在 不 同 的 平 台 上 安 装 和 运 行 这 个 模 型 。 友 情 提 示 ， 如 果 你 使 用 的 是 我 们 本 文 所 使 用 的 迷 你 模 型 ， 你 还 可 以 用 C P U 来 进 行 检 测 ， 而 不 只 是 依 赖 于 价 格 昂 贵 的 G P U 。 接 下 来 回 到 我 们 的 概 念 原 型 上 …   如 果 像 框 内 检 测 到 了 小 鸟 ， 那 我 们 就 保 存 图 片 并 进 行 下 一 步 分 析 。 检 测 与 拍 照 检 测 与 拍 照
正 如 我 们 所 说 的 ， D e e p L e n s 的 拍 照 功 能 是 整 合 在 计 算 机 里 的 ， 所 以 它 可 以 直 接 使 用 板 载 计 算 能 力 来 进 行 基 准 检 测 ， 并 确 定 图 像 是 否 符 合 我 们 的 标 准 。 但 是 像 树 莓 派 这 样 的 东 西 ， 我 们 其 实 并 不 需 要 使 用 它 的 计 算 能 力 来 进 行 实 时 计 算 。 因 此 ， 我 们 准 备 使 用 另 一 台 计 算 机 来 推 断 出 现 在 图 像 中 的 内 容 。 我 使 用 的 是 一 台 简 单 的 L i n u x 计 算 机 ， 它 带 有 一 个 摄 像 头 以 及 W i F i 无 线 网 卡 （ 树 莓 派 3 + 摄 像 头 ） ， 而 这 个 简 单 的 设 备 将 作 为 我 的 深 度 学 习 机 器 并 进 行 图 像 推 断 。 对 我 来 说 ， 这 是 目 前 最 理 想 的 解 决 方 案 了 ， 这 不 仅 大 大 缩 减 了 我 的 成 本 ， 而 且 还 可 以 让 我 在 台 式 机 上 完 成 所 有 的 计 算 。 当 然 了 ， 如 果 你 不 想 使 用 树 莓 派 视 频 照 相 机 的 话 ， 你 也 可 以 选 择 在 树 莓 派 上 安 装 O p e n C V   3 来 作 为 方 案 B ， 具 体 的 安 装 方 法 请 参 考 【 这 份 文 档 】 。 友 情 提 示 ， 安 装 过 程 可 谓 是 非 常 的 麻 烦 ！ 接 下 来 ， 我 们 需 要 使 用 F l a s k 来 搭 建 W e b 服 务 器 ， 这 样 我 们 就 可 以 从 摄 像 头 那 里 获 取 图 像 了 。 这 里 我 使 用 了 M i g u e l G r i n b e r g 所 开 发 的 网 络 摄 像 头 服 务 器 代 码 （ F l a s k 视 频 流 框 架 ） ， 并 创 建 了 一 个 简 单 的 j p g 终 端 ：
如 果 你 使 用 的 是 树 莓 派 视 频 照 相 机 ， 请 确 保 没 有 注 释 掉 上 述 代 码 中 f r o m   c a m e r a _ p i 那 一 行 ， 然 后 注 释 掉 f r o m c a m e r a _ o p e n c v 那 一 行 。 你 可 以 直 接 使 用 命 令 p y t h o n 3   a p p . p y 或 g u n i c o r n 来 运 行 服 务 器 ， 这 跟 M i g u e l 在 文 档 中 写 的 方 法 是 一 样 的 。 如 果 我 们 使 用 了 多 台 计 算 机 来 进 行 图 像 推 断 的 话 ， 我 们 还 可 以 利 用 M i g u e l 所 开 发 的 摄 像 头 管 理 方 案 来 管 理 摄 像 头 以 及 计 算 线 程 。 当 我 们 启 动 了 树 莓 派 之 后 ， 首 先 需 要 根 据 I P 地 址 来 判 断 服 务 器 是 否 正 常 工 作 ， 然 后 尝 试 通 过 W e b 浏 览 器 来 访 问 服 务 器 。 U R L 地 址 格 式 类 似 如 下 ： 在 树 莓 派 中 加 载 W e b 页 面 及 图 像 来 确 定 服 务 器 是 否 正 常 工 作 ： h t t p : / / 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 4 : 5 0 0 0 / i m a g e . j p g
图 像 导 入 及 推 断 图 像 导 入 及 推 断 既 然 我 们 已 经 设 置 好 了 终 端 来 加 载 摄 像 头 当 前 的 图 像 内 容 ， 我 们 就 可 以 构 建 一 个 脚 本 来 捕 捉 图 像 并 推 断 图 像 中 的 内 容 了 。 这 里 我 们 需 要 用 到 r e q u e s t 库 （ 一 个 优 秀 的 P y t h o n 库 ， 用 于 从 U R L 地 址 获 取 文 件 资 源 ） 以 及 D a r k f l o w （ Y O L O 模 型 基 于 T e n s o r f l o w 的 实 现 ） 。 不 幸 的 是 ， 我 们 没 办 法 使 用 p i p 之 类 的 方 法 来 安 装 D a r k f l o w ， 所 以 我 们 需 要 克 隆 整 个 代 码 库 ， 然 后 自 己 动 手 完 成 项 目 的 构 建 和 安 装 。 安 装 好 D a r k f l o w 项 目 之 后 ， 我 们 还 需 要 下 载 一 个 Y O L O 模 型 。 因 为 我 使 用 的 是 速 度 比 较 慢 的 计 算 机 和 板 载 C P U （ 而 不 是 速 度 较 快 的 G P U ） ， 所 以 我 选 择 使 用 Y O L O   v 2 迷 你 网 络 。 当 然 了 ， 它 的 功 能 肯 定 没 有 完 整 的 Y O L O   v 2 模 型 的 推 断 准 确 性 高 啦 ！ 配 置 完 成 之 后 ， 我 们 还 需 要 在 计 算 机 中 安 装 P i l l o w 、 n u m p y 和 O p e n C V 。 最 后 ， 我 们 就 可 以 彻 底 完 成 我 们 的 代 码 ， 并 进 行 图 像 检 测 了 。 最 终 的 代 码 如 下 所 示 ：
此 时 ， 我 们 不 仅 可 以 在 命 令 控 制 台 中 查 看 到 树 莓 派 所 检 测 到 的 内 容 ， 而 且 我 们 还 可 以 直 接 在 硬 盘 中 查 看 保 存 下 来 的 小 鸟 照 片 。 接 下 来 ， 我 们 就 可 以 使 用 Y O L O 来 标 记 图 片 中 的 小 鸟 了 。 假 阳 性 跟 假 阴 性 之 间 的 平 衡 假 阳 性 跟 假 阴 性 之 间 的 平 衡 我 们 在 代 码 的 o p t i o n s 字 典 中 设 置 了 一 个 t h r e s h o l d 键 ， 这 个 阈 值 代 表 的 是 我 们 用 于 检 测 图 像 的 某 种 成 功 率 。 在 测 试 过 程 中 ， 我 们 将 其 设 为 了 0 . 1 ， 但 是 如 此 低 的 阈 值 会 给 我 们 带 来 是 更 高 的 假 阳 性 以 及 误 报 率 。 更 糟 的 是 ， 我 们 所 使 用 的 迷 你 Y O L O 模 型 准 确 率 跟 完 整 的 Y O L O 模 型 相 比 ， 差 得 太 多 了 ， 但 这 也 是 需 要 考 虑 的 一 个 平 衡 因 素 。 降 低 阈 值 意 味 着 我 们 可 以 得 到 更 多 的 模 型 输 出 （ 照 片 ） ， 在 我 的 测 试 环 境 中 ， 我 阈 值 设 置 的 比 较 低 ， 因 为 我 想 得 到 更 多 的 小 鸟 照 片 ， 不 过 大 家 可 以 根 据 自 己 的 需 要 来 调 整 阈 值 参 数 。 代 码 开 源 代 码 开 源 跟 之 前 一 样 ， 我 已 经 将 所 有 的 代 码 上 传 到 G i t H u b 上 了 ， 感 兴 趣 的 同 学 可 以 点 击 阅 读 原 文 下 载 安 装 。 *   参 考 来 源 ： m a k e a r t w i t h p y t h o n ， F B   小 编   A l p h a _ h 4 c k   编 译 ， 转 载 请 注 明 来 自   F r e e B u f . C O M
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