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Windows-CPP-SDK-Inference.md

File metadata and controls

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简介

本文档以千分类模型_MobileNetV3为例,介绍FastDeploy中的模型SDK ,在Intel x86_64 / NVIDIA GPU Windows C++ 环境下:(1)SDK 图像和视频推理部署步骤;(2)介绍模型推流全流程API,方便开发者了解项目后二次开发。 其中Windows Python请参考Windows Python环境下的推理部署文档。

环境准备

1. SDK下载

根据开发者模型、部署芯片、操作系统需要,在图像界面飞桨开源模型GIthub中选择对应的SDK进行下载。解压缩后的文件结构如快速开始1项目介绍说明介绍。

2. CPP环境

建议使用Microsoft Visual Studio 2015及以上版本,获取核心 C 和 C++ 支持,安装时请选择“使用 C++ 的桌面开发”工作负载。

快速开始

1. 项目结构说明

EasyEdge-win-xxx
        ├── data
        │   ├── model    # 模型文件资源文件夹,可替换为其他模型
        │   └── config   # 配置文件
        ├── bin          # demo二进制程序
           │   ├── xxx_image    # 预测图像demo
           │   ├── xxx_video    # 预测视频流demo
        │  └── xxx_serving  # 启动http预测服务demo
        ├── dll          # demo二进制程序依赖的动态库
        ├── ...          # 二次开发依赖的文件
        ├── python       # Python SDK文件
        ├── EasyEdge.exe # EasyEdge服务
        └── README.md    # 环境说明

2. 测试EasyEdge服务

模型资源文件默认已经打包在开发者下载的SDK包中,请先将zip包整体拷贝到具体运行的设备中,再解压缩使用。

SDK下载完成后,双击打开EasyEdge.exe启动推理服务,输入要绑定的Host ip及端口号Port,点击启动服务。

图片

服务启动后,打开浏览器输入http://{Host ip}:{Port},添加图片或者视频来进行测试。

3. 预测图像

除了通过上述方式外,您还可以使用bin目录下的可执行文件来体验单一的功能。在dll目录下,点击右键,选择"在终端打开",执行如下命令。

需要将bin目录下的可执行文件移动到dll目录下执行,或者将dll目录添加到系统环境变量中。

.\easyedge_image_inference {模型model文件夹}  {测试图片路径}

运行效果示例:

2022-06-20 10:36:57,602 INFO [EasyEdge] 9788 EasyEdge Windows Development Kit 1.5.2(Build CPU.Generic 20220607) Release
e[37m---    Fused 0 subgraphs into layer_norm op.e[0m
2022-06-20 10:36:58,008 INFO [EasyEdge] 9788 Allocate graph success.
Results of image ..\demo.jpg:
8, n01514859 hen, p:0.953429
save result image to ..\demo.jpg.result-cpp.jpg
Done

可以看到,运行结果为index:8,label:hen,通过imagenet 类别映射表,可以找到对应的类别,即 'hen',由此说明我们的预测结果正确。

4. 预测视频流

.\easyedge_video_inference {模型model文件夹} {video_type} {video_src}

其中video_type支持三种视频流类型,它们分别是:(1)本地视频文件 (2)本地摄像头id(3)网络视频流地址。

/**
 * @brief 输入源类型
 */
enum class SourceType {
    kVideoFile = 1,                   // 本地视频文件
    kCameraId = 2,                    // 摄像头的index
    kNetworkStream = 3,               // 网络视频流
};

video_src 即为文件路径。

5. 编译Demo

项目结构说明中,bin路径下的可执行文件是由src下的对应文件编译得到的,具体的编译命令如下。

cd src
mkdir build && cd build
cmake .. && make

编译完成后,在build文件夹下会生成编译好的可执行文件,如图像推理的二进制文件:build/demo_serving/easyedge_serving

预测API流程详解

本章节主要结合前文的Demo示例来介绍推理API,方便开发者学习并将运行库嵌入到开发者的程序当中,更详细的API请参考include/easyedge/easyedge*.h文件。图像、视频的推理包含以下3个API,查看下面的cpp代码中的step注释说明。

❗注意:
(1)src文件夹中包含完整可编译的cmake工程实例,建议开发者先行了解cmake工程基本知识
(2)请优先参考SDK中自带的Demo工程的使用流程和说明。遇到错误,请优先参考文件中的注释、解释、日志说明。

    // step 1: SDK配置运行参数
    EdgePredictorConfig config;
    config.model_dir = {模型文件目录};

    // step 2: 创建并初始化Predictor;这这里选择合适的引擎
    auto predictor = global_controller()->CreateEdgePredictor(config);

    // step 3-1: 预测图像
    auto img = cv::imread({图片路径});
    std::vector<EdgeResultData> results;
    predictor->infer(img, results);

    // step 3-2: 预测视频
    std::vector<EdgeResultData> results;
    FrameTensor frame_tensor;
    VideoConfig video_config;
    video_config.source_type = static_cast<SourceType>(video_type);  // source_type 定义参考头文件 easyedge_video.h
    video_config.source_value = video_src;
    /*
    ... more video_configs, 根据需要配置video_config的各选项
    */
    auto video_decoding = CreateVideoDecoding(video_config);
    while (video_decoding->next(frame_tensor) == EDGE_OK) {
        results.clear();
        if (frame_tensor.is_needed) {
            predictor->infer(frame_tensor.frame, results);
            render(frame_tensor.frame, results, predictor->model_info().kind);
        }
        //video_decoding->display(frame_tensor); // 显示当前frame,需在video_config中开启配置
        //video_decoding->save(frame_tensor); // 存储当前frame到视频,需在video_config中开启配置
     }

若需自定义library search path或者gcc路径,修改对应Demo工程下的CMakeList.txt即可。

1. SDK参数运行配置

SDK的参数通过EdgePredictorConfig::set_configglobal_controller()->set_config配置。本Demo 中设置了模型路径,其他参数保留默认参数。更详细的支持运行参数等,可以参考开发工具包中的头文件(include/easyedge/easyedge_xxxx_config.h)的详细说明。

配置参数使用方法如下:

EdgePredictorConfig config;
config.model_dir = {模型文件目录};

2. 初始化Predictor

  • 接口

    auto predictor = global_controller()->CreateEdgePredictor(config);
    predictor->init();

若返回非0,请查看输出日志排查错误原因。

3. 预测推理

3.1 预测图像

在Demo中展示了预测接口infer()传入cv::Mat& image图像内容,并将推理结果赋值给std::vector& result。更多关于infer()的使用,可以根据参考easyedge.h头文件中的实际情况、参数说明自行传入需要的内容做推理

  • 接口输入
 /**
  * @brief
  * 通用接口
  * @param image: must be BGR , HWC format (opencv default)
  * @param result
  * @return
  */
 virtual int infer(cv::Mat& image, std::vector<EdgeResultData>& result) = 0;

图片的格式务必为opencv默认的BGR, HWC格式。

  • 接口返回

    EdgeResultData中可以获取对应的分类信息、位置信息。

struct EdgeResultData {
    int index;  // 分类结果的index
    std::string label;  // 分类结果的label
    float prob;  // 置信度

    // 物体检测 或 图像分割时使用:
    float x1, y1, x2, y2;  // (x1, y1): 左上角, (x2, y2): 右下角; 均为0~1的长宽比例值。

    // 图像分割时使用:
    cv::Mat mask;  // 0, 1 的mask
    std::string mask_rle;  // Run Length Encoding,游程编码的mask
};

*** 关于矩形坐标 ***

x1 * 图片宽度 = 检测框的左上角的横坐标

y1 * 图片高度 = 检测框的左上角的纵坐标

x2 * 图片宽度 = 检测框的右下角的横坐标

y2 * 图片高度 = 检测框的右下角的纵坐标

*** 关于图像分割mask ***

cv::Mat mask为图像掩码的二维数组
{
  {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
  {0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0},
  {0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0},
  {0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0},
  {0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0},
  {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
}
其中1代表为目标区域,0代表非目标区域

*** 关于图像分割mask_rle ***

该字段返回了mask的游程编码,解析方式可参考 http demo

以上字段可以参考demo文件中使用opencv绘制的逻辑进行解析。

3.2 预测视频

SDK 提供了支持摄像头读取、视频文件和网络视频流的解析工具类VideoDecoding,此类提供了获取视频帧数据的便利函数。通过VideoConfig结构体可以控制视频/摄像头的解析策略、抽帧策略、分辨率调整、结果视频存储等功能。对于抽取到的视频帧可以直接作为SDK infer 接口的参数进行预测。

  • 接口输入

classVideoDecoding

    /**
     * @brief 获取输入源的下一帧
     * @param frame_tensor
     * @return
     */
    virtual int next(FrameTensor &frame_tensor) = 0;

    /**
     * @brief 显示当前frame_tensor中的视频帧
     * @param frame_tensor
     * @return
     */
    virtual int display(const FrameTensor &frame_tensor) = 0;

    /**
     * @brief 将当前frame_tensor中的视频帧写为本地视频文件
     * @param frame_tensor
     * @return
     */
    virtual int save(FrameTensor &frame_tensor) = 0;

    /**
     * @brief 获取视频的fps属性
     * @return
     */
    virtual int get_fps() = 0;
     /**
      * @brief 获取视频的width属性
      * @return
      */
    virtual int get_width() = 0;

    /**
     * @brief 获取视频的height属性
     * @return
     */
    virtual int get_height() = 0;

struct VideoConfig

/**
 * @brief 视频源、抽帧策略、存储策略的设置选项
 */
struct VideoConfig {
    SourceType source_type;            // 输入源类型
    std::string source_value;          // 输入源地址,如视频文件路径、摄像头index、网络流地址
    int skip_frames{0};                // 设置跳帧,每隔skip_frames帧抽取一帧,并把该抽取帧的is_needed置为true
    int retrieve_all{false};           // 是否抽取所有frame以便于作为显示和存储,对于不满足skip_frames策略的frame,把所抽取帧的is_needed置为false
    int input_fps{0};                  // 在采取抽帧之前设置视频的fps
    Resolution resolution{Resolution::kAuto}; // 采样分辨率,只对camera有效

    bool enable_display{false};         // 默认不支持。
    std::string window_name{"EasyEdge"};
    bool display_all{false};           // 是否显示所有frame,若为false,仅显示根据skip_frames抽取的frame

    bool enable_save{false};
    std::string save_path;             // frame存储为视频文件的路径
    bool save_all{false};              // 是否存储所有frame,若为false,仅存储根据skip_frames抽取的frame

    std::map<std::string, std::string> conf;
};
序号 字段 含义
1 source_type 输入源类型,支持视频文件、摄像头、网络视频流三种,值分别为1、2、3
2 source_value source_type为视频文件,该值为指向视频文件的完整路径;若source_type为摄像头,该值为摄像头的index,如对于/dev/video0的摄像头,则index为0;若source_type为网络视频流,则为该视频流的完整地址。
3 skip_frames 设置跳帧,每隔skip_frames帧抽取一帧,并把该抽取帧的is_needed置为true,标记为is_needed的帧是用来做预测的帧。反之,直接跳过该帧,不经过预测。
4 retrieve_all 若置该项为true,则无论是否设置跳帧,所有的帧都会被抽取返回,以作为显示或存储用。
5 input_fps 用于抽帧前设置fps
6 resolution 设置摄像头采样的分辨率,其值请参考easyedge_video.h中的定义,注意该分辨率调整仅对输入源为摄像头时有效
7 conf 高级选项。部分配置会通过该map来设置

*** 注意:***

  1. VideoConfig不支持display功能。如果需要使用VideoConfigdisplay功能,需要自行编译带有GTK选项的OpenCV。

  2. 使用摄像头抽帧时,如果通过resolution设置了分辨率调整,但是不起作用,请添加如下选项:

    video_config.conf["backend"] = "2";
    
  3. 部分设备上的CSI摄像头尚未兼容,如遇到问题,可以通过工单、QQ交流群或微信交流群反馈。

具体接口调用流程,可以参考SDK中的demo_video_inference

FAQ

  1. 执行infer_demo文件时,提示your generated code is out of date and must be regenerated with protoc >= 3.19.0

进入当前项目,首先卸载protobuf

python3 -m pip uninstall protobuf

安装低版本protobuf

python3 -m pip install protobuf==3.19.0