TF-pytorch-caffe~CV/NLP/音频-全生态CPU部署实战演示-英特尔openVINO工具套件课程总结（下）

在上中两篇中我们充分理解了openvino的基本原理以及其硬件基础，在这篇博客中主要通过演示在Linux系统下实现多个实例模型的演示，操作语言选择熟悉的python语言（C++、java都可以官方技术文档中找到）这次将会仅仅使用到CPU，不需要使用GPU，就可以实现模型部署与使用。

如果你想要在自己的电脑上运行这些程序，就需要在linux的环境下安装好openvino，下面是官方的教学文档链接，总的来说不算很难，后期可以参考我的博客截图教程。
https://docs.openvino.ai/latest/openvino_docs_install_guides_installing_openvino_linux.html

在这里我推荐大家使用CSDN的官方平台进行同步尝试，任意点开一个intel的实验平台都可以使用已经配置好环境的linux系统，可以更快速地开始学习
下面是云平台的的链接，点进去都可以免费使用1000分钟
https://lab.csdn.net/welcome

选择上面第二个或者第三个都是没有问题的

七个经典演示实例

这七个演示从多个角度包括视觉、音频、文本理解、自然语言的处理全面地演示openvino是如何完成人体姿态识别、音频处理、目标检测、文本识别与自问自答等等。这些演示完全不需要GPU，全部都会在CPU上实现。

1.人体动作姿势识别示例（CV-pytorch）
2.图像着色示例（CV- VGG caffe）
3.音频识别示例（音频处理-ACLnet）
4.手写公式/打印公式识别（CV）
5.环境深度识别（CV-medasnet-pytorch）
6.6.目标识别道路车流监控示例（CV-YOLO/SSD-TF）
7.替你做英语阅读理解（NLP）——自动回答问题

这七个实例都采用先整体认知，然后再给出所有步骤的源代码，在云平台上都保证能够跑通。

1.人体动作姿势识别示例

对人体姿势或者动作的理解主要归根于对人体关节点间关系的理解，下图你可以看到黄色的小黄点就是检测出来的人体关节点。人体姿态识别在安全、影视游戏甚至在现在的很火的一个热词–元宇宙中都有很广泛的应用。

对于这个关节点的检测虽然现在已经有了很多的算法已经能够实现，但是如果不使用GPU的条件下，能够满足FPS和精确度要求的可不算太多。在使用CPU的条件下，谷歌的mediapipe也拥有不俗
的性能，但是如果是对多路视频流检测，就很难保证FPS了。

openvino官方提供了一个标准的模型库，下载后就可以直接使用人体检测，当然后期我们更多会选择把自己的模型转化成部署在openvino上的模型。这是官方的下载模型的方法，需要的模型都可以通过下图或者按照官网指导下载，这个在后面会直接给出下载器的代码。

但是这些都可以在openVINO实现，以下是官方的产品文档，你可以在下面链接中找到整套的操作方法。如果想要实现，还需要根据上面的地址提示安装好openvino。

网址
https://docs.openvinotoolkit.org/latest/omz_demos_human_pose_estimation_3d_demo_python.html

二维码

1、设定实验路径
设定OpenVINO的路径：

export OV=/opt/intel/openvino_2021/

设定当前实验的路径：

export WD=~/OV-300/01/3D_Human_pose/

你还需要使用enable python 来构建示例，并且表示已经启动了python，输入以下的代码

运行成功后如下图

上面两步简单来说就是两件事：导航到推理演示并且运行构建脚本。现在我们需要把库添加到python路径，如下图的代码

准备好后我们就可以使用python运行人体检测姿态模型，- i 输入的视频可以选择一段mp4的行人视频就行，- d 这里表示选择的设备，有显卡可以使用GPU，没显卡或者想用CPU就填CPU。

运行后你可以看到对人体检测以及三位人体骨骼视图

源码部分

1.人体动作姿势识别示例

设定实验路径

设定OpenVINO的路径：

export OV=/opt/intel/openvino_2021/

设定当前实验的路径：

export WD=~/OV-300/01/3D_Human_pose/

运行初始化OpenVINO的脚本
source $OV/bin/setupvars.sh

当你看到：[setupvars.sh] OpenVINO environment initialized 表示OpenVINO环境已经成功初始化。
运行OpenVINO依赖脚本的安装

进入脚本目录：

cd $OV/deployment_tools/model_optimizer/install_prerequisites/

安装OpenVINO需要的依赖：

sudo ./install_prerequisites.sh

PS：这个步骤是模拟开发机本地进行OpenVINO使用的步骤，所以之后你在本地使用OpenVINO之前需要遵循此步骤。

安装OpenVINO模型下载器的依赖文件

进入到模型下载器的文件夹：

cd $OV/deployment_tools/tools/model_downloader/

安装模型下载器的依赖：

python3 -mpip install --user -r ./requirements.in

安装下载转换pytorch模型的依赖：

sudo python3 -mpip install --user -r ./requirements-pytorch.in

安装下载转换caffe2模型的依赖：

sudo python3 -mpip install --user -r ./requirements-caffe2.in

PS：此步骤为模拟开发机本地进行OpenVINO使用的步骤，所以之后你在本地使用OpenVINO之前需要遵循此步骤。

通过模型下载器下载人体姿势识别模型

正式进入实验目录：

cd $WD

查看human_pose_estimation_3d_demo需要的模型列表：

cat /opt/intel/openvino_2021//deployment_tools/inference_engine/demos/human_pose_estimation_3d_demo/python/models.lst

通过模型下载器下载模型：

python3 $OV/deployment_tools/tools/model_downloader/downloader.py --list $OV/deployment_tools/inference_engine/demos/human_pose_estimation_3d_demo/python/models.lst -o $WD

使用模型转换器把模型转换成IR格式

OpenVINO支持把市面上主流的框架比如TensorFlow/Pytorch->ONNX/CAFFE等框架构建好的模型转换为IR格式：

python3 $OV/deployment_tools/tools/model_downloader/converter.py --list $OV/deployment_tools/inference_engine/demos/human_pose_estimation_3d_demo/python/models.lst

值得注意的是，OpenVINO的推理引擎只能够推理经过转换完成的IR文件，对市面上的语言框架是不能直接使用的，无法直接推理.pb/.caffemode/.pt等文件，所以这一步不要遗漏了。

编译OpenVINO的Python API

只需要编译一次：

source $OV/inference_engine/demos/build_demos.sh -DENABLE_PYTHON=ON

如果你需要使用OpenVINO的PythonAPI，请加入如下编译出来的库地址(否则会找不到库)：

export PYTHONPATH="$PYTHONPATH:/home/dc2-user/omz_demos_build/intel64/Release/lib/"

播放待识别的实验视频

请手动输入如下命令来播放视频：
show 3d_dancing.mp4
（建议用键盘逐字母进行输入）

运行人体姿势识别Demo

python3 $OV/inference_engine/demos/human_pose_estimation_3d_demo/python/human_pose_estimation_3d_demo.py -m $WD/public/human-pose-estimation-3d-0001/FP16/human-pose-estimation-3d-0001.xml -i 3d_dancing.mp4 --no_show -o output.avi

时间会有几分钟的延迟，如果屏幕出现Inference Completed!! 则表示推理成功了，请输入“ls”罗列当前文件夹的所有文件，转换并播放识别结果视频。

由于平台限制，我们必须先将输出结果视频转换为MP4格式，使用如下命令：

ffmpeg -i output.avi output.mp4

手动输入如下命令进行推理结果视频播放：

show output.mp4

图像着色

在这个演示中你可以运用模型使用任意一张灰度图像，将这张灰度图片还原这张图像原来的颜色或者重新着色。

这其中所需要做的工作就是需要在没有颜色的情况下，判断出物体的颜色，对物体进行推测。一般来说马皮不太可能是黄色，大概率是棕色白色黑色，树叶是绿色的，这些都可以通过模型对大量训练集的学习来实现。

颜色在上篇有提到过图片的颜色主要是由三色（RGB）组成的：红黄蓝三种颜色，这三种颜色组成了图片的颜色通道，通过使用不同颜色的通道我们就可以合成任一种颜色。

同样图像也可以通过LAB来表示，下面是LAB图像范例，他可以由L、A、B三种通道组成。A通道表示红色和绿色的值，B通道表示黄色和蓝色的值，L通道表示白到黑的值变化。

在这个演示中使用的是RGB图像输入，然后提取L通道用作预测A和B通道，并且结合L通道重建RGB图像，扫描二维码就二维码可以获取指导。

点开技术文档你可以了解到官方提供这样的可能模型有两个，你可以查看模型，规格，准确性等等。

右边这个图是在前面介绍过的可以查看模型结构的程序，你可以在此处看到图片的输入是11256256（像素）通道图像。
当然，在这里我们使用L输入，A和B通道也可以作为输入的。

在模型的最后你讲会得到一个12256256的输出JPG图片

下图是官方的源代码，你可以在这里看到图像rgb，这是原始输入图像（img_rgb=*),我们正在提取lab(img_lab=)表示灰度图像，并使用(img_l_rs=**)调整大小的通道作为神经网络的输入

这是我们下达的推理指令

我们为了对比多个图像的效果，构建输出lab显示，输出rgb或bgr

这里如果是衔接着第一个实验实验的话就可以不用初始化openVINO（source指令）和定义OV、WD（非必须），这里直接进入了工作目录，使用cat可以查看demo的所需模型

你可以看到目录下的模型

调用模型下载器下载两个模型，并将他们放在我们的工作目录中下载第一个模型和第二个模型

下载成功后如下图

你可以在上面提示的路径中找到这两个模型

现在进行模型转化，将两个模型都转化为onex和IR，

然后运行着色演示就可以给灰度图像上色。

源码

2.图像着色示例

设置实验路径

export OV=/opt/intel/openvino_2021/

export WD=~/OV-300/01/Colorization/

初始化OpenVINO
source $OV/bin/setupvars.sh

开始实验

正式进入工作目录：
cd $WD

查看该demo的所需模型：
cat $OV/deployment_tools/inference_engine/demos/colorization_demo/python/models.lst

由于该实验模型较大，模型已经提前下载好了，请继续下一步。

查看原始视频

所有show命令都请手动输入：
show butterfly.mp4

运行着色Demo

python3 $OV/inference_engine/demos/colorization_demo/python/colorization_demo.py -m $WD/public/colorization-siggraph/colorization-siggraph.onnx -i butterfly.mp4 --no_show -o output.avi
这需要几分钟时间，你将会看到“Inference Completed”的字样。输出avi将保存于当前文件夹,使用小写“LL”命令查看当前文件夹。

查看着色实验的输出结果视频

请先使用ffmpeg将.avi转换为.mp4格式：
ffmpeg -i output.avi output.mp4
手动输入播放视频的指令：
show output.mp4

三、音频识别示例（音频处理）

官方文档的资料可以扫描下方的二维码进入技术文档

Demo，如何运行基于dl streaming的声音检测和分类。音频信号有时进入模型训练或者推理时需要大量的预处理，但是这个演示的一个亮点是音频是不需要与处理的。这里用的是wave文件，用作神经网络的输入，几乎没有预处理，只是在我们需要的时候，重新采样智所需的速率ACLnet是我们用于实验室的神经网络

通过程序可以查看acl net神经网络的概况

CLAnet将时域中包含16000个示例的向量作为输入前两个卷积层提取低级光谱特征，接下来是高级特征。在中篇中我们提到过声音是先转化成光谱再进行处理的。

最后一程提供了所有53个类别的概率，看看这个声音是属于小猫小狗还是青蛙人类的。

你可以查看标签文件，它是基于官方的数据集的，你可以用下图的指令去打开看下类别。

每行是一个类别，类别零是狗，然后是其余的农场动物，直到类别53是speech的声音

首先是运行这个demo实例，然后定义一个OV的路径，可以简化后面的数据表达。

source是初始化openvino,将其转到处理dl stream实例,然后你可以进入到cd 这个路径下的文件夹，去看下我们的素材

输入ll查看文件夹下的文件，可以停下分析音频什么样子。

你也可以使用vi 进入到文件的内部，比如说下面的代码你可以进入到标签文件去查看一下。

运行我们的示例

你会得到一系列的运行分析结果，下面三张图都是分析声道中所含有的声音，你可以看到有一些小动物生物，然后可能是来自于背景声音。

源码

3.音频检测示例

初始化环境

#初始化工作目录

export OV=/opt/intel/openvino_2021/

export WD=~/OV-300/01/Audio-Detection/

#初始OpenVINO

source $OV/bin/setupvars.sh

进入音频检测目录

#进入OpenVINO中自带的音频检测示例：

cd $OV/data_processing/dl_streamer/samples/gst_launch/audio_detect

#你可以查看检测的标签文件

vi ./model_proc/aclnet.json

#你也可以播放待会待检测的音频文件

show how_are_you_doing.mp3

运行音频检测

#运行示例

bash audio_event_detection.sh

分析音频检测结果

#结果并不是很适合观察，你可以运行如下命令

bash audio_event_detection.sh  | grep "label\":" |sed 's/.*label"//' | sed 's/"label_id.*start_timestamp"://' | sed 's/}].*//'

#现在你可以看到在时间戳600000000的时候，我们检测到语音了，但并不知道内容是什么，因为它知识一个检测示例，并不是一个识别示例:“Speech”,600000000

4.手写公式/打印公式识别

第四个模型是运用模型去检测手写公式或latex编写的公式

这个识别任务分为两个独立模型的模型来完成。第一个模型称为编码器，是一个卷积神经网络，用于图像中提取特征，一般来说，基本上是识别字母或符号的边界框。

第二个模型是LSTM模型，因为上下文特征很重要，所以我们需要一个可以记住这些符号的模型，并了解完整的序列和符号历史，所以在达到可以在命令行中定义的最大公式长目之前，他将前一个编码器模型提供的模型输入去查找下一个符号。

官方提供了多个不同的任务linux模型：latex模型可以检测大小写字母、英文、数字和一些数学函数。手写模型可以预测手写模型的数学字符

首先还是定义工作目录OV和WD，方便后面的路径使用，初始化openvino。

初始化成功

接下里你可以切换路径到SWD

在这里你可以看到latex和手写识别模型文件

然后使用模型下载器下载这些文件，特别地，这里将模型下载为F16的模型，这里说下这个模型格式，不同的模型格式在不同的硬件上支持是不一样的，但是CPU支持所有格式的模型，但是GPU和VPU不一定都支持。

下载成功后的页面，接下来就是我们的两个词汇文件，把他们添加到工作目录。

画白的地方就是其中一个的对应地址

到这里所有的准备工作就完成了。

当你再打开工作目录时就可以发现有两个latex图像和自由格式的书写公式，模型等

我们开始运行我们的编码器和解码器模型

latex效果

我们接下来运行手写模型

手写模型

你也可以试试用摄像头的来接入识别的图像

源码

4.公式识别

初始化环境

#初始化环境

export OV=/opt/intel/openvino_2021/

export WD=~/OV-300/01/Formula_recognition/

#初始化OpenVINO

source $OV/bin/setupvars.sh

查看可识别的字符

cd $WD

#手写字符：

vi hand.json

#打印字符：

vi latex.json

查看待识别的公式

#进入材料目录

cd $WD/…/Materials/

#查看打印公式

show Latex-formula.png

#查看手写公式

show Hand-formula.png

运行公式识别

cd $WD

识别打印公式

python3 $OV/inference_engine/demos/formula_recognition_demo/python/formula_recognition_demo.py -m_encoder $WD/intel/formula-recognition-medium-scan-0001/formula-recognition-medium-scan-0001-im2latex-encoder/FP16/formula-recognition-medium-scan-0001-im2latex-encoder.xml -m_decoder $WD/intel/formula-recognition-medium-scan-0001/formula-recognition-medium-scan-0001-im2latex-decoder/FP16/formula-recognition-medium-scan-0001-im2latex-decoder.xml --vocab_path latex.json -i $WD/…/Materials/Latex-formula.png -no_show

识别手写公式

python3 $OV/inference_engine/demos/formula_recognition_demo/python/formula_recognition_demo.py -m_encoder $WD/intel/formula-recognition-polynomials-handwritten-0001/formula-recognition-polynomials-handwritten-0001-encoder/FP16/formula-recognition-polynomials-handwritten-0001-encoder.xml -m_decoder $WD/intel/formula-recognition-polynomials-handwritten-0001/formula-recognition-polynomials-handwritten-0001-decoder/FP16/formula-recognition-polynomials-handwritten-0001-decoder.xml --vocab_path hand.json -i $WD/…/Materials/Hand-formula.png -no_show

#对比原始图片，检查识别是否正确。

5.环境深度识别

在这个实例中你可以从一个简单的图像中创建一个具有三维深度的3D图像，想要更深入的信息，可以扫描二维码，找到完整文档，

对于人类来说，我们从三维视角观察世界，我们都认为我们可以看到的深度是我们大脑判断的结果，我们的大脑正接收两只眼睛捕捉的略有不同的图像病，推断深度。但是即使你闭上一只眼睛看那个图像，你也可以清楚的识别深度，因为我们已经学会了根据阴影大小来确定深度。

这个演示项目是基于intel实验室的研究，这个项目能够混合不同的3D数据集，可以参考下图的左侧。单对于openvino而言，深度学习模型和加载的运行方式是完全相同的，你可以在这个文档中找到模型详细信息，该模型称为midasnet

你可以官网查看这个模型的详细信息，输入输出、模型结构、精确度等等。

你可以在这里找到规格和准确度模型的输入，是rgb图像

最终输出的是逆向深度图像，所以你在这里得到一个数组，与输入图像的大小相同，图像中每个像素具有逆向深度值

在monodepth_demo下，你可以找到python的脚本和模型列表

让我们使使用模型下载器下载这个模型，成功后如下图

然后我们输入如下命令进行模型转化，pytorch转成IR模型

运行演示，这里图像自备一张

运行成功如下图，然后下方是运行的结果与保存的路径

根据设置的路径找到两张图形

我们可以看下运行后的3D图像

5.环境深度识别

初始化环境

#环境目录

export OV=/opt/intel/openvino_2021/

export WD=~/OV-300/01/MonoDepth_Python/

#初始化OpenVINO

source $OV/bin/setupvars.sh

转换原始模型文件为IR文件

进入工作目录

cd $WD

#下载好的模型为TensorFlow格式，使用converter准换为IR格式：

python3 $OV/deployment_tools/tools/model_downloader/converter.py --list $OV/deployment_tools/inference_engine/demos/monodepth_demo/python/models.lst

查看需要被识别的原始图片

#查看原始文件

show tree.jpeg

运行深度识别示例
#进入工作目录

cd $WD

#运行示例,该示例的作用是自动分离图片中景深不同的地方：

python3 $OV/inference_engine/demos/monodepth_demo/python/monodepth_demo.py -m $WD/public/midasnet/FP32/midasnet.xml -i tree.jpeg

查看显示结果

show disp.png

6.目标识别道路车流监控示例

在这个演示中将使用多个不同的神经网络架构运行对象检测推理，可以选择YOLO，SSD或其他并下载该框架匹配的模型，更多信息可以关注二维码

让我们运行演示，第一个用的架构是ssd，所以需要一个基于ssd的模型使用接警视频作为输入

检测到了很多汽车行人的对象

将把架构更改为YOLO的模型

稍微更改一下检测域值

运行成功，所有检测到的汽车行人，这是完全不同的拓扑结构，但是效果还是相当理想的。

6.目标识别示例

初始化环境

#定义OpenVINO 目录
export OV=/opt/intel/openvino_2021/
#定义工作目录
export WD=~/OV-300/01/Object_Detection/
#初始化OpenVINO
source $OV/bin/setupvars.sh
#进入工作目录
cd $WD

选择适合你的模型

#由于支持目标检测的模型较多，你可以在不同拓扑网络下选择适合模型：
vi $OV/inference_engine/demos/object_detection_demo/python/models.lst
注：关于SSD, Yolo, centernet, faceboxes or Retina拓扑网络的区别，本课程不会继续深入，有兴趣的同学可以自行上网了解。在OpenVINO中的deployment_tools/inference_engine/demos/的各个demo文件夹中都有model.lst列出了该demo支持的可直接通过downloader下载使用的模型

转换模型至IR格式

#本实验已经事先下完成：pedestrian-and-vehicle-detector-adas 与 yolo-v3-tf
#使用Converter进行IR转换，由于pedestrian-and-vehicle-detector-adas 为英特尔预训练模型，已经转换IR完成，只需要对yolo-v3进行转换：
python3 $OV/deployment_tools/tools/model_downloader/converter.py --name yolo-v3-tf

查看待检测的视频

cd $WD/…/Materials/Road.mp4
#播放视频：
show Road.mp4

使用SSD模型运行目标检测示例

cd $WD
#运行 OMZ (ssd) model
python3 $OV/inference_engine/demos/object_detection_demo/python/object_detection_demo.py -m $WD/intel/pedestrian-and-vehicle-detector-adas-0001/FP16/pedestrian-and-vehicle-detector-adas-0001.xml --architecture_type ssd -i $WD/…/Materials/Road.mp4 --no_show -o $WD/output_ssd.avi
#转换为mp4格式进行播放
ffmpeg -i output_ssd.avi output_ssd.mp4
show output_ssd.mp4

运行Yolo-V3下的目标检测示例

#运行 the Yolo V3 model
python3 $OV/inference_engine/demos/object_detection_demo/python/object_detection_demo.py -m $WD/public/yolo-v3-tf/FP16/yolo-v3-tf.xml -i $WD/…/Materials/Road.mp4 --architecture_type yolo --no_show -o $WD/output_yolo.avi
#转换为mp4格式进行播放
ffmpeg -i output_yolo.avi output_yolo.mp4
show output_yolo.mp4
！请对比两个模型在相同代码下的检测性能

7.替你做英语阅读理解（NLP）——自动回答问题

最后一个是NLP（自然语言处理）部分，这个演示使用bert模型来处理文件，并根据文本内容使用模型自动回答问题，这里可以使用任何你喜欢的文本

这里以有关巴黎的维基百科页面，（下面有官网）。首先需要加载模型，并将其转换为ir，然后运行演示

输入是维基百科、模型、配置参数等，和上面六个演示一样

一旦我们运行演示文本就会被处理，现在也是正在等待一个问题，现在我们可以提出一些问题，例如，巴黎的人口是多少？模型正在工作，因为这是一个长文本，每384个单词，就会调用一次模型。所以你可以看到很多解释，其中你可以看到有几个可能的答案以及概率

最后从下面那句信息中知道巴黎的人口略多于200万人

7.自然语言处理示例（NLP）——自动回答问题

初始化环境

#定义工作目录
export OV=/opt/intel/openvino_2021/
export WD=~/OV-300/01/NLP-Bert/
#初始化OpenVINO
source $OV/bin/setupvars.sh
#进入目录
cd $WD

查看支持的模型列表

#可用列表：
cat $OV/deployment_tools/inference_engine/demos/bert_question_answering_demo/python/models.lst
注：在OpenVINO中的deployment_tools/inference_engine/demos/的各个demo文件夹中都有model.lst列出了该demo支持的可直接通过downloader下载使用的模型，且我们已经事先下载好全部模型为IR格式。

打开待识别的网址
#使用浏览器打开一个英文网址进行浏览，例如Intel官网：https://www.intel.com/content/www/us/en/homepage.html

运行NLP示例

python3 $OV/inference_engine/demos/bert_question_answering_demo/python/bert_question_answering_demo.py -m $WD/intel/bert-small-uncased-whole-word-masking-squad-0001/FP16/bert-small-uncased-whole-word-masking-squad-0001.xml -v $OV/deployment_tools/open_model_zoo/models/intel/bert-small-uncased-whole-word-masking-squad-0001/vocab.txt --input=https://www.intel.com/content/www/us/en/homepage.html --input_names=input_ids,attention_mask,token_type_ids --output_names=output_s,output_e
#在Type question (empty string to exit): 输入core。即可查看当前对于core（酷睿）的可知信息，例如： Intel® Core™ processors provide a range of performance from entry-level to the highest level 。当然你也可以输入别的问题。对比网站上的相关描述

注：–input=https://www.intel.com/content/www/us/en/homepage.html 为我们需要访问的英文网站