面部表情识别3:Android实现表情识别(含源码,可实时检测)

目录

面部表情识别3:Android实现表情识别(含源码,可实时检测)

1.面部表情识别方法

2.人脸检测方法

3.面部表情识别模型训练

4.面部表情识别模型Android部署

(1) 将Pytorch模型转换ONNX模型

(2) 将ONNX模型转换为TNN模型

(3) Android端上部署模型

(4) Android测试效果

(5) 运行APP闪退:dlopen failed: library "libomp.so" not found

5.项目源码下载


这是项目《面部表情识别》系列之《Android实现表情识别(含源码,可实时检测)》,主要分享将Python训练后的面部表情识别模型移植到Android平台。我们将开发一个简易的、可实时运行的面部表情识别的Android Demo。准确率还挺高的,采用轻量级mobilenet_v2模型的面部表情识别准确率也可以高达94.72%左右,基本满足业务性能需求。

项目将手把手教你将训练好的表情识别模型部署到Android平台中,包括如何转为ONNX,TNN模型,并移植到Android上进行部署,实现一个表情识别的Android Demo APP 。APP在普通Android手机上可以达到实时的检测识别效果,CPU(4线程)约30ms左右,GPU约25ms左右 ,基本满足业务的性能需求。

尊重原创,转载请注明出处】https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/129467015

先展示一下Android版本表情识别Demo效果:

  

Android面部表情识别APP Demo体验:https://download.csdn.net/download/guyuealian/87575425

或者链接: https://pan.baidu.com/s/16OOi-qCENP4WbIeSzO5e9g 提取码: cs5g


更多项目《面部表情识别》系列文章请参考:

  1. 面部表情识别1:表情识别数据集(含下载链接):
  2. 面部表情识别2:Pytorch实现表情识别(含表情识别数据集和训练代码)
  3. 面部表情识别3:Android实现表情识别(含源码,可实时检测)
  4. 面部表情识别4:C++实现表情识别(含源码,可实时检测)


1.面部表情识别方法

面部表情识别方法有多种实现方案,这里采用最常规的方法:基于人脸检测+面部表情分类识别方法,即先采用通用的人脸检测模型,进行人脸检测,然后裁剪人脸区域,再训练一个面部表情分类器,完成对面部表情识别;

这样做的好处,是可以利用现有的人脸检测模型,而无需重新训练人脸检测模型,可减少人工标注成本低;而人脸数据相对而言比较容易采集,分类模型可针对性进行优化。


2.人脸检测方法

本项目人脸检测训练代码请参考:https://github.com/Linzaer/Ultra-Light-Fast-Generic-Face-Detector-1MB

这是一个基于SSD改进且轻量化后人脸检测模型,很slim,整个模型仅仅1.7M左右,在普通Android手机都可以实时检测。人脸检测方法在网上有一大堆现成的方法可以使用,完全可以不局限我这个方法。

​​

关于人脸检测的方法,可以参考我的另一篇博客:

行人检测和人脸检测和人脸关键点检测(C++/Android源码)


3.面部表情识别模型训练

关于面部表情识别模型的训练方法,请参考本人另一篇博文《面部表情识别2:Pytorch实现表情识别(含表情识别数据集和训练代码)》:https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/129505205


4.面部表情识别模型Android部署

目前CNN模型有多种部署方式,可以采用TNN,MNN,NCNN,以及TensorRT等部署工具,鄙人采用TNN进行Android端上部署。部署流程可分为四步:训练模型->将模型转换ONNX模型->将ONNX模型转换为TNN模型->Android端上部署TNN模型。

(1) 将Pytorch模型转换ONNX模型

训练好Pytorch模型后,我们需要先将模型转换为ONNX模型,以便后续模型部署。

  • 原始项目提供转换脚本,你只需要修改model_file为你模型路径即可
  • convert_torch_to_onnx.py实现将Pytorch模型转换ONNX模型的脚本
python libs/convert/convert_torch_to_onnx.py
"""
This code is used to convert the pytorch model into an onnx format model.
"""
import sys
import ossys.path.insert(0, os.getcwd())
import torch.onnx
import onnx
from classifier.models.build_models import get_models
from basetrainer.utils import torch_toolsdef build_net(model_file, net_type, input_size, num_classes, width_mult=1.0):""":param model_file: 模型文件:param net_type: 模型名称:param input_size: 模型输入大小:param num_classes: 类别数:param width_mult::return:"""model = get_models(net_type, input_size, num_classes, width_mult=width_mult, is_train=False, pretrained=False)state_dict = torch_tools.load_state_dict(model_file)model.load_state_dict(state_dict)return modeldef convert2onnx(model_file, net_type, input_size, num_classes, width_mult=1.0, device="cpu", onnx_type="default"):model = build_net(model_file, net_type, input_size, num_classes, width_mult=width_mult)model = model.to(device)model.eval()model_name = os.path.basename(model_file)[:-len(".pth")] + ".onnx"onnx_path = os.path.join(os.path.dirname(model_file), model_name)# dummy_input = torch.randn(1, 3, 240, 320).to("cuda")dummy_input = torch.randn(1, 3, input_size[1], input_size[0]).to(device)# torch.onnx.export(model, dummy_input, onnx_path, verbose=False,#                   input_names=['input'],output_names=['scores', 'boxes'])do_constant_folding = Trueif onnx_type == "default":torch.onnx.export(model, dummy_input, onnx_path, verbose=False, export_params=True,do_constant_folding=do_constant_folding,input_names=['input'],output_names=['output'])elif onnx_type == "det":torch.onnx.export(model,dummy_input,onnx_path,do_constant_folding=do_constant_folding,export_params=True,verbose=False,input_names=['input'],output_names=['scores', 'boxes', 'ldmks'])elif onnx_type == "kp":torch.onnx.export(model,dummy_input,onnx_path,do_constant_folding=do_constant_folding,export_params=True,verbose=False,input_names=['input'],output_names=['output'])onnx_model = onnx.load(onnx_path)onnx.checker.check_model(onnx_model)print(onnx_path)if __name__ == "__main__":net_type = "mobilenet_v2"width_mult = 1.0input_size = [128, 128]num_classes = 2model_file = "work_space/mobilenet_v2_1.0_CrossEntropyLoss/model/best_model_022_98.1848.pth"convert2onnx(model_file, net_type, input_size, num_classes, width_mult=width_mult)

(2) 将ONNX模型转换为TNN模型

目前CNN模型有多种部署方式,可以采用TNN,MNN,NCNN,以及TensorRT等部署工具,鄙人采用TNN进行Android端上部署

TNN转换工具:

  • (1)将ONNX模型转换为TNN模型,请参考TNN官方说明:TNN/onnx2tnn.md at master · Tencent/TNN · GitHub
  • (2)一键转换,懒人必备:一键转换 Caffe, ONNX, TensorFlow 到 NCNN, MNN, Tengine   (可能存在版本问题,这个工具转换的TNN模型可能不兼容,建议还是自己build源码进行转换,2022年9约25日测试可用)

​​

(3) Android端上部署模型

项目实现了Android版本的面部表情识别Demo,部署框架采用TNN,支持多线程CPU和GPU加速推理,在普通手机上可以实时处理。项目Android源码,核心算法均采用C++实现,上层通过JNI接口调用.

如果你想在这个Android Demo部署你自己训练的分类模型,你可将训练好的Pytorch模型转换ONNX ,再转换成TNN模型,然后把TNN模型代替你模型即可。

  • 这是项目Android源码JNI接口 ,Java部分
package com.cv.tnn.model;import android.graphics.Bitmap;public class Detector {static {System.loadLibrary("tnn_wrapper");}/**** 初始化检测模型* @param det_model: 检测模型(不含后缀名)* @param cls_model: 识别模型(不含后缀名)* @param root:模型文件的根目录,放在assets文件夹下* @param model_type:模型类型* @param num_thread:开启线程数* @param useGPU:是否开启GPU进行加速*/public static native void init(String det_model, String cls_model, String root, int model_type, int num_thread, boolean useGPU);/**** 返回检测和识别结果* @param bitmap 图像(bitmap),ARGB_8888格式* @param score_thresh:置信度阈值* @param iou_thresh:  IOU阈值* @return*/public static native FrameInfo[] detect(Bitmap bitmap, float score_thresh, float iou_thresh);
}
  • 这是Android项目源码JNI接口 ,C++部分
#include <jni.h>
#include <string>
#include <fstream>
#include "src/object_detection.h"
#include "src/classification.h"
#include "src/Types.h"
#include "debug.h"
#include "android_utils.h"
#include "opencv2/opencv.hpp"
#include "file_utils.h"using namespace dl;
using namespace vision;static ObjectDetection *detector = nullptr;
static Classification *classifier = nullptr;JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {return JNI_VERSION_1_6;
}JNIEXPORT void JNI_OnUnload(JavaVM *vm, void *reserved) {}extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_cv_tnn_model_Detector_init(JNIEnv *env,jclass clazz,jstring det_model,jstring cls_model,jstring root,jint model_type,jint num_thread,jboolean use_gpu) {if (detector != nullptr) {delete detector;detector = nullptr;}std::string parent = env->GetStringUTFChars(root, 0);std::string det_model_ = env->GetStringUTFChars(det_model, 0);std::string cls_model_ = env->GetStringUTFChars(cls_model, 0);string det_model_file = path_joint(parent, det_model_ + ".tnnmodel");string det_proto_file = path_joint(parent, det_model_ + ".tnnproto");string cls_model_file = path_joint(parent, cls_model_ + ".tnnmodel");string cls_proto_file = path_joint(parent, cls_model_ + ".tnnproto");DeviceType device = use_gpu ? GPU : CPU;LOGW("parent     : %s", parent.c_str());LOGW("useGPU     : %d", use_gpu);LOGW("device_type: %d", device);LOGW("model_type : %d", model_type);LOGW("num_thread : %d", num_thread);ObjectDetectionParam model_param = FACE_MODEL;detector = new ObjectDetection(det_model_file,det_proto_file,model_param,num_thread,device);//ClassificationParam ClassParam = FACE_MASK_MODEL;ClassificationParam ClassParam = EYEGLASSES_MODEL;classifier = new Classification(cls_model_file,cls_proto_file,ClassParam,num_thread,device);
}extern "C"
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL
Java_com_cv_tnn_model_Detector_detect(JNIEnv *env, jclass clazz, jobject bitmap,jfloat score_thresh, jfloat iou_thresh) {cv::Mat bgr;BitmapToMatrix(env, bitmap, bgr);int src_h = bgr.rows;int src_w = bgr.cols;// 检测区域为整张图片的大小FrameInfo resultInfo;// 开始检测if (detector != nullptr) {detector->detect(bgr, &resultInfo, score_thresh, iou_thresh);} else {ObjectInfo objectInfo;objectInfo.x1 = 0;objectInfo.y1 = 0;objectInfo.x2 = (float)src_w;objectInfo.y2 = (float)src_h;objectInfo.label = 0;resultInfo.info.push_back(objectInfo);}int nums = resultInfo.info.size();LOGW("object nums: %d\n", nums);if (nums > 0) {// 开始检测classifier->detect(bgr, &resultInfo);// 可视化代码printf("sitting label:%d,score:%3.5f", resultInfo.label, resultInfo.score);//classifier->visualizeResult(bgr, &resultInfo);}//cv::cvtColor(bgr, bgr, cv::COLOR_BGR2RGB);//MatrixToBitmap(env, bgr, dst_bitmap);auto BoxInfo = env->FindClass("com/cv/tnn/model/FrameInfo");auto init_id = env->GetMethodID(BoxInfo, "<init>", "()V");auto box_id = env->GetMethodID(BoxInfo, "addBox", "(FFFFIF)V");auto ky_id = env->GetMethodID(BoxInfo, "addKeyPoint", "(FFF)V");jobjectArray ret = env->NewObjectArray(resultInfo.info.size(), BoxInfo, nullptr);for (int i = 0; i < nums; ++i) {auto info = resultInfo.info[i];env->PushLocalFrame(1);//jobject obj = env->AllocObject(BoxInfo);jobject obj = env->NewObject(BoxInfo, init_id);// set bbox//LOGW("rect:[%f,%f,%f,%f] label:%d,score:%f \n", info.rect.x,info.rect.y, info.rect.w, info.rect.h, 0, 1.0f);env->CallVoidMethod(obj, box_id, info.x1, info.y1, info.x2 - info.x1, info.y2 - info.y1,info.category.label, info.category.score);// set keypointfor (const auto &kps : info.landmarks) {//LOGW("point:[%f,%f] score:%f \n", lm.point.x, lm.point.y, lm.score);env->CallVoidMethod(obj, ky_id, (float) kps.x, (float) kps.y, 1.0f);}obj = env->PopLocalFrame(obj);env->SetObjectArrayElement(ret, i, obj);}return ret;
}

(4) Android测试效果

Android Demo在普通手机CPU/GPU上可以达到实时检测和识别效果;CPU(4线程)约30ms左右,GPU约25ms左右 ,基本满足业务的性能需求。

  

(5) 运行APP闪退:dlopen failed: library "libomp.so" not found

参考解决方法:
解决dlopen failed: library “libomp.so“ not found_PKing666666的博客-CSDN博客_dlopen failed

Android SDK和NDK相关版本信息,请参考:

 


5.项目源码下载

Android项目源码下载地址:面部表情识别3:Android实现表情识别(含源码,可实时检测)

整套Android项目源码内容包含:

  1. 提供Android版本的人脸检测模型
  2. 提供面部表情识别Android Demo源码
  3. Android Demo在普通手机CPU/GPU上可以实时检测和识别,约30ms左右
  4. Android Demo支持图片,视频,摄像头测试
  5. 所有依赖库都已经配置好,可直接build运行,若运行出现闪退,请参考dlopen failed: library “libomp.so“ not found 解决。

Android面部表情识别APP Demo体验:https://download.csdn.net/download/guyuealian/87575425

或者链接: https://pan.baidu.com/s/16OOi-qCENP4WbIeSzO5e9g 提取码: cs5g

如果你需要面部表情识别的训练代码,请参考:《面部表情识别2:Pytorch实现表情识别(含表情识别数据集和训练代码)》https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/129505205

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