[E2E_L9]类化和级联化

一、多车辆识别可能和车辆车牌分割；

这样一张图，可以识别多车辆和车牌，问题是如何区分并且配对。

 0

 1

 7

 8

是否是车牌可以通过图片的大小进行判断。而配对是前后顺序的。

// --------------------------- 8. 处理结果-------------------------------------------------------

    const float *detections = infer_request.GetBlob(firstOutputName)->buffer().as<float *>();

    int i_car = 0;

    int i_plate = 0;

    for (int i = 0; i < 200; i++)

    {

        float confidence = detections[i * objectSize + 2];

        float x_min = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 3] * src.cols);

        float y_min = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 4] * src.rows);

        float x_max = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 5] * src.cols);

        float y_max = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 6] * src.rows);

        Rect rect = cv::Rect(cv::Point(x_min, y_min), cv::Point(x_max, y_max));

        if (confidence > 0.5)

        {

            if (rect.width > 150)//车辆

            {

                char cbuf[255];

                sprintf_s(cbuf, "E:/OpenVINO_modelZoo/car_%d.jpg", i_car);

                Mat roi = src(rect);

                imwrite(cbuf, roi);

                cv::rectangle(src, rect, cv::Scalar(255, 255, 255));

                i_car++;

            }

            else//车牌

            {

                char cbuf[255];

                sprintf_s(cbuf, "E:/OpenVINO_modelZoo/plant_%d.jpg", i_plate);

                Mat roi = src(rect);

                imwrite(cbuf, roi);

                cv::rectangle(src, rect, cv::Scalar(0, 0, 255));

                i_plate++;

            }

        

        }

}

这种处理的方法，后面应该还是要用的

二、函数化封装和合并；

以下是原始代码

#include <algorithm>
#include <fstream>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <string>
#include <chrono>
#include <memory>
#include <utility>

#include <format_reader_ptr.h>
#include <inference_engine.hpp>
#include <ext_list.hpp>

#include <samples/slog.hpp>
#include <samples/ocv_common.hpp>
#include "segmentation_demo.h"

using namespace InferenceEngine;
using namespace std;
using namespace cv;

//从图片中获得车和车牌(这里没有输出模型的定位结果，如果需要可以适当修改）
vector< pair<Mat, Mat> > GetCarAndPlate(Mat src)
{
    vector<pair<Mat, Mat>> resultVector;
    // 模型准备
    InferencePlugin plugin(PluginDispatcher().getSuitablePlugin(TargetDevice::eCPU));
    plugin.AddExtension(std::make_shared<Extensions::Cpu::CpuExtensions>());//Extension，useful
    //读取模型(xml和bin
    CNNNetReader networkReader;
    networkReader.ReadNetwork("E:/OpenVINO_modelZoo/vehicle-license-plate-detection-barrier-0106.xml");
    networkReader.ReadWeights("E:/OpenVINO_modelZoo/vehicle-license-plate-detection-barrier-0106.bin");
    CNNNetwork network = networkReader.getNetwork();
    network.setBatchSize(1);
    // 输入输出准备
    InputsDataMap inputInfo(network.getInputsInfo());//获得输入信息
    if (inputInfo.size() != 1) throw std::logic_error("错误，该模型应该为单输入");
    string inputName = inputInfo.begin()->first;

    OutputsDataMap outputInfo(network.getOutputsInfo());//获得输出信息                                      
    DataPtr& _output = outputInfo.begin()->second;
    const SizeVector outputDims = _output->getTensorDesc().getDims();
    string firstOutputName = outputInfo.begin()->first;
    int maxProposalCount = outputDims[2];
    int objectSize = outputDims[3];
    if (objectSize != 7) {
        throw std::logic_error("Output should have 7 as a last dimension");
    }
    if (outputDims.size() != 4) {
        throw std::logic_error("Incorrect output dimensions for SSD");
    }
    _output->setPrecision(Precision::FP32);
    _output->setLayout(Layout::NCHW);

    // 模型读取和推断
    ExecutableNetwork executableNetwork = plugin.LoadNetwork(network, {});
    InferRequest infer_request = executableNetwork.CreateInferRequest();

    Blob::Ptr lrInputBlob = infer_request.GetBlob(inputName); //data这个名字是我看出来的，实际上这里可以更统一一些
    matU8ToBlob<float_t>(src, lrInputBlob, 0);//重要的转换函数，第3个参数是batchSize,应该是自己+1的

    infer_request.Infer();
    // --------------------------- 8. 处理结果-------------------------------------------------------
    const float *detections = infer_request.GetBlob(firstOutputName)->buffer().as<float *>();
    int i_car = 0;
    int i_plate = 0;
    for (int i = 0; i < 200; i++)
    {
        float confidence = detections[i * objectSize + 2];
        float x_min = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 3] * src.cols);
        float y_min = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 4] * src.rows);
        float x_max = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 5] * src.cols);
        float y_max = static_cast<int>(detections[i * objectSize + 6] * src.rows);
        Rect rect = cv::Rect(cv::Point(x_min, y_min), cv::Point(x_max, y_max));
        if (confidence > 0.5)
        {
            if (rect.width > 150)//车辆
            {
                Mat roi = src(rect);
                pair<Mat, Mat> aPair;
                aPair.first = roi.clone();
                resultVector.push_back(aPair);
                i_car++;
            }
            else//车牌
            {
                Mat roi = src(rect);
                resultVector[i_plate].second = roi.clone();
                i_plate++;
            }

        }
    }
    return resultVector;
}
//从车的图片中识别车型
pair<string,string> GetCarAttributes(Mat src)
{
    pair<string, string> resultPair;
    // --------------------------- 1.为IE准备插件-------------------------------------
    InferencePlugin plugin(PluginDispatcher().getSuitablePlugin(TargetDevice::eCPU));
    printPluginVersion(plugin, std::cout);//正确回显表示成功
    plugin.AddExtension(std::make_shared<Extensions::Cpu::CpuExtensions>());//Extension，useful
    // --------------------------- 2.读取IR模型(xml和bin)---------------------------------
    CNNNetReader networkReader;
    networkReader.ReadNetwork("E:/OpenVINO_modelZoo/vehicle-attributes-recognition-barrier-0039.xml");
    networkReader.ReadWeights("E:/OpenVINO_modelZoo/vehicle-attributes-recognition-barrier-0039.bin");
    CNNNetwork network = networkReader.getNetwork();
    // --------------------------- 3. 准备输入输出的------------------------------------------
    InputsDataMap inputInfo(network.getInputsInfo());//获得输入信息
    BlobMap inputBlobs; //保持所有输入的blob数据
    if (inputInfo.size() != 1) throw std::logic_error("错误，该模型应该为单输入");

    auto lrInputInfoItem = *inputInfo.begin();//开始读入
    int w = static_cast<int>(lrInputInfoItem.second->getTensorDesc().getDims()[3]); //这种写法也是可以的,它的first就是data
    int h = static_cast<int>(lrInputInfoItem.second->getTensorDesc().getDims()[2]);   
    network.setBatchSize(1);//只有1副图片，故BatchSize = 1
    // --------------------------- 4. 读取模型 ------------------------------------------（后面这些操作应该可以合并了）
    ExecutableNetwork executableNetwork = plugin.LoadNetwork(network, {});
    // --------------------------- 5. 创建推断 -------------------------------------------------
    InferRequest infer_request = executableNetwork.CreateInferRequest();
    // --------------------------- 6. 将数据塞入模型 -------------------------------------------------
    Blob::Ptr lrInputBlob = infer_request.GetBlob("input"); //data这个名字是我看出来的，实际上这里可以更统一一些
    matU8ToBlob<float_t>(src, lrInputBlob, 0);//重要的转换函数，第3个参数是batchSize,应该是自己+1的

    // --------------------------- 7. 推断结果 -------------------------------------------------
    infer_request.Infer();//多张图片多次推断

    // --------------------------- 8. 处理结果-------------------------------------------------------
     // 7 possible colors for each vehicle and we should select the one with the maximum probability
    auto colorsValues = infer_request.GetBlob("color")->buffer().as<float*>();
    // 4 possible types for each vehicle and we should select the one with the maximum probability
    auto typesValues = infer_request.GetBlob("type")->buffer().as<float*>();

    const auto color_id = std::max_element(colorsValues, colorsValues + 7) - colorsValues;
    const auto type_id = std::max_element(typesValues, typesValues + 4) - typesValues;

    static const std::string colors[] = {
             "white", "gray", "yellow", "red", "green", "blue", "black"
    };
    static const std::string types[] = {
            "car", "bus", "truck", "van"
    };

    resultPair.first = colors[color_id];
    resultPair.second = types[type_id];

    return resultPair;

}
//识别车牌
string GetPlateNumber(Mat src)
{
    // --------------------------- 1.为IE准备插件-------------------------------------
    InferencePlugin plugin(PluginDispatcher().getSuitablePlugin(TargetDevice::eCPU));
    plugin.AddExtension(std::make_shared<Extensions::Cpu::CpuExtensions>());//Extension，useful
    // --------------------------- 2.读取IR模型(xml和bin)---------------------------------
    CNNNetReader networkReader;
    networkReader.ReadNetwork("E:/OpenVINO_modelZoo/license-plate-recognition-barrier-0001.xml");
    networkReader.ReadWeights("E:/OpenVINO_modelZoo/license-plate-recognition-barrier-0001.bin");
    CNNNetwork network = networkReader.getNetwork();
    network.setBatchSize(1);//只有1副图片，故BatchSize = 1
    // --------------------------- 3. 准备输入输出的------------------------------------------
    InputsDataMap inputInfo(network.getInputsInfo());//获得输入信息
    BlobMap inputBlobs; //保持所有输入的blob数据
    string    inputSeqName;

    if (inputInfo.size() == 2) {
        auto sequenceInput = (++inputInfo.begin());
        inputSeqName = sequenceInput->first;
    }
    else if (inputInfo.size() == 1) {
        inputSeqName = "";
    }
    else {
        throw std::logic_error("LPR should have 1 or 2 inputs");
    }

    InputInfo::Ptr& inputInfoFirst = inputInfo.begin()->second;
    inputInfoFirst->setInputPrecision(Precision::U8);
    string inputName = inputInfo.begin()->first;

    //准备输出数据
    OutputsDataMap outputInfo(network.getOutputsInfo());//获得输出信息             
    if (outputInfo.size() != 1) {
        throw std::logic_error("LPR should have 1 output");
    }
    string firstOutputName = outputInfo.begin()->first;

    DataPtr& _output = outputInfo.begin()->second;
    const SizeVector outputDims = _output->getTensorDesc().getDims();

    // --------------------------- 4. 读取模型 ------------------------------------------（后面这些操作应该可以合并了）
    ExecutableNetwork executableNetwork = plugin.LoadNetwork(network, {});
    // --------------------------- 5. 创建推断 -------------------------------------------------
    InferRequest infer_request = executableNetwork.CreateInferRequest();
    // --------------------------- 6. 将数据塞入模型 -------------------------------------------------
    Blob::Ptr lrInputBlob = infer_request.GetBlob(inputName); //data这个名字是我看出来的，实际上这里可以更统一一些
    matU8ToBlob<uint8_t>(src, lrInputBlob, 0);//重要的转换函数，第3个参数是batchSize,应该是自己+1的

    // --------------------------- 7. 推断结果 -------------------------------------------------
    infer_request.Infer();//多张图片多次推断
    // --------------------------- 8. 处理结果-------------------------------------------------------
    static std::vector<std::string> items = {
          "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9",
          "<Anhui>", "<Beijing>", "<Chongqing>", "<Fujian>",
          "<Gansu>", "<Guangdong>", "<Guangxi>", "<Guizhou>",
          "<Hainan>", "<Hebei>", "<Heilongjiang>", "<Henan>",
          "<HongKong>", "<Hubei>", "<Hunan>", "<InnerMongolia>",
          "<Jiangsu>", "<Jiangxi>", "<Jilin>", "<Liaoning>",
          "<Macau>", "<Ningxia>", "<Qinghai>", "<Shaanxi>",
          "<Shandong>", "<Shanghai>", "<Shanxi>", "<Sichuan>",
          "<Tianjin>", "<Tibet>", "<Xinjiang>", "<Yunnan>",
          "<Zhejiang>", "<police>",
          "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H", "I", "J",
          "K", "L", "M", "N", "O", "P", "Q", "R", "S", "T",
          "U", "V", "W", "X", "Y", "Z"
    };

    const auto data = infer_request.GetBlob(firstOutputName)->buffer().as<float*>();
    std::string result;
    for (size_t i = 0; i < 88; i++) {
        if (data[i] == -1)
            break;
        result += items[static_cast<size_t>(data[i])];
    }
    return result;
}

void main()
{
    string imageNames = "E:/OpenVINO_modelZoo/沪A51V39.jpg";
    Mat src = imread(imageNames);
    if (src.empty())
        return;

    vector<pair<Mat, Mat>> CarAndPlateVector = GetCarAndPlate(src);
    for (int i=0;i<CarAndPlateVector.size();i++)
    {
        pair<Mat, Mat> aPair = CarAndPlateVector[i];
        pair<string, string> ColorAndType = GetCarAttributes(aPair.first);
        string PlateNumber = GetPlateNumber(aPair.second);
        cout << ColorAndType.first <<"  "<<ColorAndType.second <<"   "<< PlateNumber << endl;
    }

    cv::waitKey();

}

能够合并到这种程度是很有价值的，下一步可以思考找到更多的数据集进行训练，并且将这个结果进行转换。

从结果上来看，已经实现了级联问题，从这个层面是没有问题的；只有在具体的需求面前才可能看出问题。

我需要拓展一下车牌识别的真实需求，也许这个会成为我真正DL4CV的开始。

三、异步机制探索；

一直以来，我都为视频处理的速度问题所困扰，在“视频流”的处理过程中，必须首先获得一帧的数据，然后才能够处理这一帧的数据，并且得到增强的结果——那么最后处理的速度必然同时受到视频采集和图像处理的限制。

这可能类似于CPU中流的处理，而且据我所知，这方面的研究不仅开始很久，而且效果显著，但是苦于一直没有一个可以参考的实现。现在OpenVINO中对于视频的处理，应该说是解决燃眉之急。

OpenVINO中相关函数

使用StartAsync和Wait来实现异步操作

(Do inference by calling the InferenceEngine::InferRequest::StartAsync and InferenceEngine::InferRequest::Wait methods for asynchronous request):

infer_request->StartAsync();
infer_request.Wait(IInferRequest::WaitMode::RESULT_READY);

或者采用Infer 来实现同步操作(or by calling the InferenceEngine::InferRequest::Infer method for synchronous request):

sync_infer_request->Infer();

在同步模式下推断函数Infer会一直阻塞，直到执行结束；在异步模式下推断调用函数StartAsync会立即返回，通过检查。

对于视频分析、视频中对象检测，OpenVINO官方建议通过异步方式可以实现更快的帧率处理.

异步虽然好，但是如果仅是这样改写

则价值不大，和同步没有区分。必须建立相应的机制：

在例子中，是这样建立的：

首先是创建：

每一个检测，都包含available和pending两个部分，在创建的初期，根据FLAGS_nireq这个参数，来设定开几个available(可以理解开几个线程)

在每一个推断的开始，首先判断available是否还有，如果所有的available都已经被使用，那么就必须要开始运算

其中的

肯定就是在这个地方等待结果的；

如果avaiable还有，直接将推断送到下一个avaiable中去：

并且立刻开始推断。这样的话，就可以实现多个pending都在推断的状况。

在FLAGS_nireq被设置为1的时候

设置为3的时候

有所提高，但是不明显。

做一个4宫格

-nireq 3 -i E:/未来项目/炼数成金/（录制中）端到端/L9/道路监控数据集/1.avi E:/未来项目/炼数成金/（录制中）端到端/L9/道路监控数据集/2.avi E:/未来项目/炼数成金/（录制中）端到端/L9/道路监控数据集/1.avi E:/未来项目/炼数成金/（录制中）端到端/L9/道路监控数据集/2.avi -m  E:/OpenVINO_modelZoo/vehicle-license-plate-detection-barrier-0106.xml -m_va E:/OpenVINO_modelZoo/vehicle-attributes-recognition-barrier-0039.xml -m_lpr E:/OpenVINO_modelZoo/license-plate-recognition-barrier-0001.xml

但是为了进一步研究问题，需要具体做例子来实验。

好吧，还是有所差异的。

四、类的封装其价值

最终该机制的速度不会快于单个推断速度，我们至少可以将整个操作分为”数据准备“”数据推断“和”数据显示“3个部分。

我们需要的是打开VideoCapture的相关代码

VideoCapture capture("E:/未来项目/炼数成金/（录制中）端到端/L9/道路监控数据集/2.avi");
    Mat src;
    while (true)
    {
        if (!capture.read(src))
            break;
……

然后代码必须经过函数化（过程化无法被集成）和结构化（初始化的东西必须被独立出来，甚至可能会导致错误），参考现有例子是最方便的方式。然后对于生成的结果，我们需要做较为精确的测量。

其中有一个非常重要的“保护机制”，一定要注意对这个“机制”的理解，否则很容易出现下图问题

相比较之下，正确调用产生的结果

其来源

也就是在我们调用createInferRequest的时候，会首先判断当前detection的enabled，如果这个enabled为false，则直接退出为空。

而这个定义是被写死的

它在当前Detection（比如VehicleDetection)被创建的时候产生。由于原代码中FLAGS_m是作为参数输入的，则会定义；但是我们将代码独立出来，则这个地方是没有定义的，那么久比需将其规避掉。包括，将这个FLAGS_m直接写入

和将模型调用的参数直接写入

现在回顾这里的异步机制，它之所以能够提高速度，本质上还是较好的架构，我们通过画图来说明。

我们将整个处理的时间分为3个部分

是数据采集和输入的时间，我们称之为C；

是数据处理的时间（也是最消耗时间的地方）,我们称之为P;

是数据显示的时间（这个基本可以做到旁路）,我们称之为S。

其中红、黄、蓝分别代表第1、2、3帧

原机制为

时间为C1+P1+C2+P2+C3+P3

使用机制进行了乱序

消耗时间不会大于(一般认为P>>C),C1+P1+P2+P3。能够将部分时间进行重叠，从而达到提高速度目的。

小结：

1、OpenVINO的推断操作比较快（最终该机制的速度不会快于单个推断速度，它只是将数据准备和数据显示进行重叠）；

2、它的原子操作提供了这种“线程独立安全”的运算；

3、只有在满足"原子操作线程独立“的基础上，才能够去做这样的操作。这种方法，将来要积极运用。

来自为知笔记(Wiz)

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