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Firefly支持AI引擎Tengine,性能提升,轻松搭建AI计算框架

发表于 2018-8-9 11:02:00     
Tengine&RK3399介绍

Tengine

Tengine 是OPEN AI LAB 为嵌入式设备开发的一个轻量级、高性能并且模块化的引擎。
Tengine在嵌入式设备上支持CPU,GPU,DLA/NPU,DSP异构计算的计算框架,实现异构计算的调度器,基于ARM平台的高效的计算库实现,针对特定硬件平台的性能优化,动态规划计算图的内存使用,提供对于网络远端AI计算能力的访问支持,支持多级别并行,整个系统模块可拆卸,基于事件驱动的计算模型,吸取已有AI计算框架的优点,设计全新的计算图表示。

RK3399

作为Firefly新一代的顶级开源平台,Firefly-RK3399采用了六核64位“服务器级”处理器Rockchip RK3399,拥有2GB/4GB DDR3和16G/32GB eMMC, 并新增DP 1.2、PCIe 2.1 M.2、Type-C、USB3.0 HOST等高性能数据传输和显示接口。Firefly-RK3399强大的性能配置将给VR、全景拍摄、视觉识别、服务器、3D等前沿技术带来里程碑的变革。

RK3399系统烧录
系统烧录是玩开发板重要的一步,学会如何为开发板烧录系统,就可以无所畏惧地瞎捣鼓——玩坏了大不了就重刷系统!
参考RK3399资料 | Firefly论坛

  • 下载烧录工具和系统镜像
    烧录工具下载地址 | 百度云
    系统镜像下载地址 | 百度云
    系统镜像选择Firefly-RK3399-ubuntu16.04-20180416112819,下载下来是一个tar压缩包,解压后得到一个img镜像文件;
    烧录工具的压缩包解压后包含一个AndroidTool的烧录工具以及一个DriverAssitant驱动程序;
  • 按照USB驱动
    解压DriverAssitant_v4.5的压缩包,运行其中的Driverinstall.exe程序,点击“驱动安装”,按照步骤安装即可;
  • 使RK3399进入升级模式
    用USB线连接PC和RK3399,Type-A端接PC,Type-C端接RK3399;
    RK3399断电,按住RECOVERY键并接上电源(或在通电情况下,按住RECOVERY然后轻按RESET重启),保持两三秒后松开RECOVERY键,此时启动PC的设备管理器(快捷键Win+X,可以找到设备管理器入口),如果看到多出一个Class for rockusb devices设备说明RK3399成功进入升级模式
  • 系统烧录
    运行AndroidTool.exe,切换到“升级固件”选项卡,点击“固件”并选择下载的镜像文件(扩展名为.img),然后点击“升级”开始烧录,右边的log会输出相关的信息,直到“下载固件成功”以及“重启设备成功”说明成功完成烧录。

RK3399远程访问
有时候专门为RK3399外接显示器和键鼠不大方便,我们可以通过ssh或vnc来远程访问;
首先让RK3399连接上网络(有线或无线),然后快捷键ctrl+alt+t呼出终端,输入指令ifconfig查看当前的网络配置——



其中eth0wlan0分别是有线和无线网络的配置信息,我这里连接的是无线网,可以看到wlan0下有一项inet addr,这是设备在无线网络上的ip地址,把后边这串地址192.168.50.176记下来待会用得上。(如果你接的是有线网络,那么也可以在eth0下找到相应的inet addr地址)
推荐一个非常实用的免费远程连接工具:MobaXterm

ssh
烧录的系统镜像本身自带一个ssh服务器openssh-server,不需要我们额外安装。直接打开MobaXterm,点击左上角的Session


按照下图进行配置——


配置完就可以通过远程连接到RK3399的终端上——


既可以直接在PC上远程执行指令,也可以方便地在PC和RK3399之间传输文件。

vnc
ssh只能连接到RK3399上的纯文本模式的终端,如果你需要进一步控制RK3399的界面,可以额外安装vnc服务;
打开终端,刷新apt源:
  1. sudo apt-get update
复制代码


安装x11vnc:
  1. sudo apt-get install x11vnc
复制代码


为vnc服务生成密码(按照提示输入密码,并写入文件):
  1. x11vnc -storepasswd
复制代码

添加服务:
  1. sudo vim /lib/systemd/system/x11vnc.service
复制代码

为x11vnc.service添加以下内容然后保存:
  1. [Unit]
  2. Description=Start x11vnc at startup.
  3. After=multi-user.target

  4. [Service]
  5. Type=simple
  6. ExecStart=/usr/bin/x11vnc -auth guess -once -loop -noxdamage -repeat -rfbauth /home/firefly/.vnc/passwd -rfbport 5900 -shared

  7. [Install]
  8. WantedBy=multi-user.target
复制代码

加载服务:
  1. sudo systemctl daemon-reload
复制代码


启动服务:
  1. sudo service x11vnc start
复制代码


设置开机自启动:
  1. sudo systemctl enable x11vnc.service
复制代码


这样一来RK3399上的vnc服务就设置完毕,接下来直接用MobaXterm远程控制桌面;
和ssd一样点击左上角的Session选项,切换到vnc选项卡,如下图配置:



配置完毕后双击并输入刚刚在RK3399上设置的密码就可以远程控制桌面~~

安装Tengine
RK3399的基本环境安顿好之后,接下来可以开始搭建Tengine的环境。

  • 安装git
    1. sudo apt-get install git
    复制代码

  • 用git下载源码
    1. git clone https://github.com/OAID/tengine
    复制代码

  • 安装编译源码时需要依赖的包
    1. sudo apt install libprotobuf-dev protobuf-compiler libboost-all-dev libgoogle-glog-dev libopenblas-dev libopencv-dev
    复制代码

  • 进入Tengine目录,复制编译的配置文件
    1. cd ~/tengine
    2. cp makefile.config.example makefile.config
    复制代码

  • 编辑makefile.config文件(如果不需要修改配置,可以直接忽略这一步)
    1. vim makefile.config
    复制代码
    后续需要用到MobileNet SSD网络,其中包含维度交换的Permute层,该层是ACL暂时不支持的,所以这里暂时不建议开启ACL支持
  • 编译
    1. make
    2. make install
    复制代码
  • 配置相关环境
    1. sudo mkdir -p /usr/local/AID/Tengine
    2. sudo cp -rpf ~/Tengine/install/* /usr/local/AID/Tengine
    3. wget ftp://ftp.openailab.net/tools/script/gen-pkg-config-pc.sh
    4. chmod +x ./gen-pkg-config-pc.sh
    5. sudo ./gen-pkg-config-pc.sh
    复制代码


小试牛刀:运行Tengine自带的Demo

Tengine配置完毕,接下来我们试着运行Tengine自带的几个Demo。

分类网络SqueezeNet和MobileNet
  • 运行SqueezeNet
    1. ./build/tests/bin/bench_sqz -r1——(-r1 代表重复次数)
    复制代码

  • 运行MobileNet
    1. ./build/tests/bin/bench_mobilenet -r1——(-r1 代表重复次数)
    复制代码



运行后即可在终端看到输出结果。

目标检测网络MobileNet SSD

在example目录下有一个mobilenet_ssd的子目录,一般情况下在目录执行
  1. cmake .
  2. make
复制代码


就可以编译目录下的程序,然而……


好吧,烧录的系统上没有cmake,安装一下:
  1. sudo apt-get install cmake
复制代码

不过make的时候又报了错——


看起来是找不到tengine的头文件,打开CMakeLists.txt文件瞧瞧,开头部分是这样的——
  1. cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
  2. project(MSSD)

  3. set( INSTALL_DIR ${TENGINE_DIR}/install/)
  4. set( TENGINE_LIBS tengine)

  5. ...
复制代码

好像这里引用了一个变量TENGINE_DIR但却没有提前指定,我们给它设置一下,变为——
  1. cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
  2. project(MSSD)

  3. set( TENGINE_DIR /home/firefly/Tengine )
  4. set( INSTALL_DIR ${TENGINE_DIR}/install/)
  5. set( TENGINE_LIBS tengine)

  6. ...
复制代码


再make一下,头文件是找到了,但printf好像有点问题——


打开源代码mssd.cpp,添加头文件
  1. #include <stdio.h>
复制代码

搜索一下prinf,如果printf前有std::就去掉(也就是把std::printf替换为printf),保存后再make一下……诶!通过了~~
运行一下
./MSSD


ummmm没有模型文件,下载一个!
Tengine提供了一些训练好的模型——Tengine_models | 百度云(提取码:57vb)
找到mobilenet_ssd文件夹把其中的MobileNetSSD_deploy.prototxt和MobileNetSSD_deploy.caffemodel下载下来放到./models目录下就行,
再运行一下./MSSD——


没报错,有结果,好了,收工!

等等,这些输出什么意思呢?

  • 从prototxt文件里读出模型
    proto file not specified,using /home/firefly/Tengine/models/MobileNetSSD_deploy.prototxt by default
  • 从caffemodel文件里读出模型参数
    model file not specified,using /home/firefly/Tengine/models/MobileNetSSD_deploy.caffemodel by default
  • 读一张ssd_dog.jpg的文件作为输入
    image file not specified,using /home/firefly/Tengine/tests/images/ssd_dog.jpg by default
    这张图片长这样:
  • 检测出了三个物体:
  1.   repeat 1 times, avg time per run is 161.088 ms
  2.   detect ruesult num: 3
  3.   dog     :100%
  4.   BOX:( 138.529 , 209.238 ),( 324.026 , 541.275 )
  5.   car     :100%
  6.   BOX:( 466.138 , 72.3095 ),( 688.261 , 171.256 )
  7.   bicycle :99%
  8.   BOX:( 106.674 , 140.974 ),( 573.514 , 415.127 )
复制代码

分别是狗、小车、自行车,用时161.088ms

  • 最后图片输出到了save.jpg
    [DETECTED IMAGE SAVED]: save.jpg
    这张图长这样:


啊就输入一张图片,输出检测好框好图片的结果。好没意思~改成动态检测的吧!

以下是修改后的源码,改动也不大,就是调用摄像头获取图片,处理完之后再输出显示(在RK3399上FPS大概为5-6)。

  1. /*
  2. * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one
  3. * or more contributor license agreements.  See the NOTICE file
  4. * distributed with this work for additional information
  5. * regarding copyright ownership.  The ASF licenses this file
  6. * to you under the Apache License, Version 2.0 (the
  7. * License); you may not use this file except in compliance
  8. * with the License.  You may obtain a copy of the License at
  9. *
  10. *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  11. *
  12. * Unless required by applicable law or agreed to in writing,
  13. * software distributed under the License is distributed on an
  14. * AS IS BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY
  15. * KIND, either express or implied.  See the License for the
  16. * specific language governing permissions and limitations
  17. * under the License.
  18. */

  19. /*
  20. * Copyright (c) 2018, Open AI Lab
  21. * Author: chunyinglv@openailab.com
  22. */

  23. #include <unistd.h>
  24. #include <iostream>
  25. #include <iomanip>
  26. #include <string>
  27. #include <vector>
  28. #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
  29. #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
  30. #include "tengine_c_api.h"
  31. #include <sys/time.h>
  32. #include <stdio.h>
  33. #include "common.hpp"

  34. #define DEF_PROTO "models/MobileNetSSD_deploy.prototxt"
  35. #define DEF_MODEL "models/MobileNetSSD_deploy.caffemodel"
  36. #define DEF_IMAGE "tests/images/ssd_dog.jpg"

  37. struct Box
  38. {
  39.     float x0;
  40.     float y0;
  41.     float x1;
  42.     float y1;
  43.     int class_idx;
  44.     float score;
  45. };

  46. // void get_input_data_ssd(std::string& image_file, float* input_data, int img_h,  int img_w)
  47. void get_input_data_ssd(cv::Mat img, float* input_data, int img_h,  int img_w)
  48. {
  49.     // cv::Mat img = cv::imread(image_file);

  50.     if (img.empty())
  51.     {
  52.         // std::cerr << "Failed to read image file " << image_file << ".\n";
  53.         std::cerr << "Failed to read image from camera.\n";
  54.         return;
  55.     }

  56.     cv::resize(img, img, cv::Size(img_h, img_w));
  57.     img.convertTo(img, CV_32FC3);
  58.     float *img_data = (float *)img.data;
  59.     int hw = img_h * img_w;

  60.     float mean[3]={127.5,127.5,127.5};
  61.     for (int h = 0; h < img_h; h++)
  62.     {
  63.         for (int w = 0; w < img_w; w++)
  64.         {
  65.             for (int c = 0; c < 3; c++)
  66.             {
  67.                 input_data[c * hw + h * img_w + w] = 0.007843* (*img_data - mean[c]);
  68.                 img_data++;
  69.             }
  70.         }
  71.     }
  72. }

  73. // void post_process_ssd(std::string& image_file,float threshold,float* outdata,int num,std::string& save_name)
  74. void post_process_ssd(cv::Mat img, float threshold,float* outdata,int num)
  75. {
  76.     const char* class_names[] = {"background",
  77.                             "aeroplane", "bicycle", "bird", "boat",
  78.                             "bottle", "bus", "car", "cat", "chair",
  79.                             "cow", "diningtable", "dog", "horse",
  80.                             "motorbike", "person", "pottedplant",
  81.                             "sheep", "sofa", "train", "tvmonitor"};
  82.     // cv::Mat img = cv::imread(image_file);
  83.     int raw_h = img.size().height;
  84.     int raw_w = img.size().width;
  85.     std::vector<Box> boxes;
  86.     int line_width=raw_w*0.002;
  87.     printf("detect ruesult num: %d \n",num);
  88.     for (int i=0;i<num;i++)
  89.     {
  90.         if(outdata[1]>=threshold)
  91.         {
  92.             Box box;
  93.             box.class_idx=outdata[0];
  94.             box.score=outdata[1];
  95.             box.x0=outdata[2]*raw_w;
  96.             box.y0=outdata[3]*raw_h;
  97.             box.x1=outdata[4]*raw_w;
  98.             box.y1=outdata[5]*raw_h;
  99.             boxes.push_back(box);
  100.             printf("%s\t:%.0f%%\n", class_names[box.class_idx], box.score * 100);
  101.             printf("BOX:( %g , %g ),( %g , %g )\n",box.x0,box.y0,box.x1,box.y1);
  102.         }
  103.         outdata+=6;
  104.     }
  105.     for(int i=0;i<(int)boxes.size();i++)
  106.     {
  107.         Box box=boxes[i];
  108.         cv::rectangle(img, cv::Rect(box.x0, box.y0,(box.x1-box.x0),(box.y1-box.y0)),cv::Scalar(255, 255, 0),line_width);
  109.         std::ostringstream score_str;
  110.         score_str<<box.score;
  111.         std::string label = std::string(class_names[box.class_idx]) + ": " + score_str.str();
  112.         int baseLine = 0;
  113.         cv::Size label_size = cv::getTextSize(label, cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, 1, &baseLine);
  114.         cv::rectangle(img, cv::Rect(cv::Point(box.x0,box.y0- label_size.height),
  115.                                   cv::Size(label_size.width, label_size.height + baseLine)),
  116.                       cv::Scalar(255, 255, 0), CV_FILLED);
  117.         cv::putText(img, label, cv::Point(box.x0, box.y0),
  118.                     cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, cv::Scalar(0, 0, 0));
  119.     }
  120.     // cv::imwrite(save_name,img);
  121.     // std::cout<<"======================================\n";
  122.     // std::cout<<"[DETECTED IMAGE SAVED]:\t"<< save_name<<"\n";
  123.     // std::cout<<"======================================\n";
  124. }

  125. int main(int argc, char *argv[])
  126. {
  127.     const std::string root_path = get_root_path();
  128.     std::string proto_file;
  129.     std::string model_file;
  130.     std::string image_file;
  131.     std::string save_name="save.jpg";

  132.     int res;
  133.     while( ( res=getopt(argc,argv,"p:m:i:h"))!= -1)
  134.     {
  135.         switch(res)
  136.         {
  137.             case 'p':
  138.                 proto_file=optarg;
  139.                 break;
  140.             case 'm':
  141.                 model_file=optarg;
  142.                 break;
  143.             case 'i':
  144.                 image_file=optarg;
  145.                 break;
  146.             case 'h':
  147.                 std::cout << "[Usage]: " << argv[0] << " [-h]\n"
  148.                           << "   [-p proto_file] [-m model_file] [-i image_file]\n";
  149.                 return 0;
  150.             default:
  151.                 break;
  152.         }
  153.     }



  154.     const char *model_name = "mssd_300";
  155.     if(proto_file.empty())
  156.     {
  157.         proto_file = root_path + DEF_PROTO;
  158.         std::cout<< "proto file not specified,using "<<proto_file<< " by default\n";

  159.     }
  160.     if(model_file.empty())
  161.     {
  162.         model_file = root_path + DEF_MODEL;
  163.         std::cout<< "model file not specified,using "<<model_file<< " by default\n";
  164.     }
  165.     if(image_file.empty())
  166.     {
  167.         image_file = root_path + DEF_IMAGE;
  168.         std::cout<< "image file not specified,using "<<image_file<< " by default\n";
  169.     }

  170.     // init tengine
  171.     init_tengine_library();
  172.     if (request_tengine_version("0.1") < 0)
  173.         return 1;
  174.     if (load_model(model_name, "caffe", proto_file.c_str(), model_file.c_str()) < 0)
  175.         return 1;
  176.     std::cout << "load model done!\n";

  177.     // create graph
  178.     graph_t graph = create_runtime_graph("graph", model_name, NULL);
  179.     if (!check_graph_valid(graph))
  180.     {
  181.         std::cout << "create graph0 failed\n";
  182.         return 1;
  183.     }

  184.     // input
  185.     int img_h = 300;
  186.     int img_w = 300;
  187.     int img_size = img_h * img_w * 3;
  188.     float *input_data = (float *)malloc(sizeof(float) * img_size);
  189.     cv::VideoCapture capture(1);
  190.     capture.set(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1920);
  191.     capture.set(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1080);
  192.     cv::Mat frame;

  193.     int node_idx=0;
  194.     int tensor_idx=0;
  195.     tensor_t input_tensor = get_graph_input_tensor(graph, node_idx, tensor_idx);
  196.     if(!check_tensor_valid(input_tensor))
  197.     {
  198.         printf("Get input node failed : node_idx: %d, tensor_idx: %d\n",node_idx,tensor_idx);
  199.         return 1;
  200.     }

  201.     int dims[] = {1, 3, img_h, img_w};
  202.     set_tensor_shape(input_tensor, dims, 4);
  203.     prerun_graph(graph);

  204.     int repeat_count = 1;
  205.     const char *repeat = std::getenv("REPEAT_COUNT");

  206.     if (repeat)
  207.         repeat_count = std::strtoul(repeat, NULL, 10);

  208.     float *outdata;
  209.     int out_dim[4];
  210.     while(1){
  211.         struct timeval t0, t1;
  212.         float total_time = 0.f;

  213.         capture >> frame;

  214.         for (int i = 0; i < repeat_count; i++)
  215.         {
  216.             get_input_data_ssd(frame, input_data, img_h,  img_w);

  217.             gettimeofday(&t0, NULL);
  218.             set_tensor_buffer(input_tensor, input_data, img_size * 4);
  219.             run_graph(graph, 1);

  220.             gettimeofday(&t1, NULL);
  221.             float mytime = (float)((t1.tv_sec * 1000000 + t1.tv_usec) - (t0.tv_sec * 1000000 + t0.tv_usec)) / 1000;
  222.             total_time += mytime;

  223.         }
  224.         std::cout << "--------------------------------------\n";
  225.         std::cout << "repeat " << repeat_count << " times, avg time per run is " << total_time / repeat_count << " ms\n";
  226.         tensor_t out_tensor = get_graph_output_tensor(graph, 0,0);//"detection_out");
  227.         get_tensor_shape( out_tensor, out_dim, 4);
  228.         outdata = (float *)get_tensor_buffer(out_tensor);

  229.         int num=out_dim[1];
  230.         float show_threshold=0.5;
  231.         post_process_ssd(frame, show_threshold, outdata, num);
  232.         cv::imshow("MSSD", frame);
  233.         if( cv::waitKey(10) == 'q' )
  234.             break;
  235.     }

  236.     postrun_graph(graph);
  237.     free(input_data);
  238.     destroy_runtime_graph(graph);
  239.     remove_model(model_name);

  240.     return 0;
  241. }
复制代码

报错,


烧录的系统没带opengl,没法调用opencv的imshow,树莓派也有一样的问题,安装 libgl1-mesa-dri 然后重启板子就能解决。
  1. sudo apt-get install libgl1-mesa-dri
  2. sudo reboot
复制代码




本篇文章中我们在RK3399上搭建了Tengine平台并试运行了MobileNet SSD网络,接下来我们将细致解析MobileNets分类网络和SSD目标检测框架,最后进一步解析源码作者chuanqi305是如何把MobileNets和SSD结合起来的。


随后还将结合实际的使用场景,尝试对MobileNet-SSD的网络结构以及训练参数细节进行分析优化~













暴走的创客!
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发表于 2018-8-10 15:58:20     
牛逼。哈哈,看看能不能
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发表于 2018-8-15 20:27:06     
牛逼
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发表于 2018-9-2 11:03:11     
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发表于 2018-9-6 14:27:34     
    sudo apt-get install libgl1-mesa-dri
    sudo reboot
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发表于 2018-9-11 14:13:09     
楼主,转载别人的文章也不说明一下,这样真的好吗?
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