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ROS部署PaddlePaddle的CV模型

新机器视觉 来源:新机器视觉 2023-10-20 17:02 次阅读

本篇博客应该是全网第一篇将ROS和PaddlePaddle做结合,并且手把手教基于python3部署的文章,目的是为了把ROS和Paddle Inference打通,方便大家基于飞桨做ROS+CV方面的任务!本文只是Demo,大家跑通该Demo后即可将自己的模型替换,实现你自己的创意~

快速体验

paddle_inference_ros_demo

paddle_inference_ros_demo功能包是基于paddle_inference_ros开发的,帮助开发者快速体验paddle_inference在ROS环境下的推理部署效果的功能包。可以直接进入该项目链接进行查看和快速体验。

项目地址:

https://gitee.com/irvingao/paddle_inference_ros_demo

1.环境准备

(1)硬件平台

Jetson nano(Jetson系列开发板配置和以下都相同)

Jetson系列基础环境配置:

https://blog.csdn.net/qq_45779334/article/details/108611797

(2)软件环境

  • Ubuntu18.04

  • python3.6.9

  • ROS Melodic

  • PaddlePaddle-gpu 2.1.1

PaddlePaddle:跑通Paddle inference Demo:

https://blog.csdn.net/qq_45779334/article/details/118611953

待Paddle inference GPU预测正常之后再将其迁移进ROS中。

2.编译python3的cv_bridge

在ROS中想使用原生python3的Paddle Inference,最重要的就是需要重新编译基于python3的cv_bridge,只有我们在编译完成python3后,才能基于python3实现Paddle Inference目标检测、分类、分割等相关节点。

所以编译基于python3的cv_bridge便是最基础和最重要的一步,该博客详细介绍了完整的编译过程,按步骤进行操作即可成功。

ROS——基于Ubuntu18.04和ROS Melodic编译python3的cv_bridge:

https://blog.csdn.net/qq_45779334/article/details/119641789

3.创建python3Paddle inference ROS节点

这里将以机器人开发中最常用的目标检测为例,进行部署演示,大家可以自行修改代码,完成分类、分割等任务的ROS节点。

(1)初始化paddle_ros_ws工作空间

mkdir -p paddle_ros_ws/src && cd paddle_ros_ws/src
catkin_init_workspace

(2)创建功能包

catkin_create_pkg py3_camera rospy rosmsg roscpp
catkin_create_pkg py3_infer rospy rosmsg roscpp

(3)编写python图像发布和paddle inference预测节点

①摄像头发布节点

cd py3_camera && mkdir scripts
cd scripts && touch camera.py
chmod +x camera.py
cd ../..

camera.py

#!/usr/bin/env python3
# coding:utf-8


import cv2
import numpy as np
import rospy
from std_msgs.msg import Header
from sensor_msgs.msg import Image
from cv_bridge import CvBridge , CvBridgeError
import time


if __name__=="__main__":
  import sys 
  print(sys.version) # 查看python版本
  capture = cv2.VideoCapture(0) # 定义摄像头
  rospy.init_node('camera_node', anonymous=True) #定义节点
  image_pub=rospy.Publisher('/image_view/image_raw', Image, queue_size = 1) #定义话题


  while not rospy.is_shutdown():  # Ctrl C正常退出,如果异常退出会报错device busy!
    start = time.time()
    ret, frame = capture.read()
    if ret: # 如果有画面再执行
      # frame = cv2.flip(frame,0)  #垂直镜像操作
      frame = cv2.flip(frame,1)  #水平镜像操作  
  
      ros_frame = Image()
      header = Header(stamp = rospy.Time.now())
      header.frame_id = "Camera"
      ros_frame.header=header
      ros_frame.width = 640
      ros_frame.height = 480
      ros_frame.encoding = "bgr8"
      ros_frame.step = 1920
      ros_frame.data = np.array(frame).tostring() #图片格式转换
      image_pub.publish(ros_frame) #发布消息
      end = time.time() 
      print("cost time:", end-start ) # 看一下每一帧的执行时间,从而确定合适的rate
      rate = rospy.Rate(25) # 10hz 


  capture.release()
  cv2.destroyAllWindows() 
  print("quit successfully!")

②paddle inference目标检测节点

cd py3_infer && mkdir scripts
cd scripts && touch pp_infer.py
chmod +x pp_infer.py

pp_infer.py

#!/usr/bin/env python3
# coding:utf-8


import cv2
import numpy as np


import rospy
from sensor_msgs.msg import Image
from cv_bridge import CvBridge, CvBridgeError


from paddle.inference import Config
from paddle.inference import PrecisionType
from paddle.inference import create_predictor
import yaml
import time


# ————————————————图像预处理函数———————————————— #


def resize(img, target_size):
  """resize to target size"""
  if not isinstance(img, np.ndarray):
    raise TypeError('image type is not numpy.')
  im_shape = img.shape
  im_size_min = np.min(im_shape[0:2])
  im_size_max = np.max(im_shape[0:2])
  im_scale_x = float(target_size) / float(im_shape[1])
  im_scale_y = float(target_size) / float(im_shape[0])
  img = cv2.resize(img, None, None, fx=im_scale_x, fy=im_scale_y)
  return img


def normalize(img, mean, std):
  img = img / 255.0
  mean = np.array(mean)[np.newaxis, np.newaxis, :]
  std = np.array(std)[np.newaxis, np.newaxis, :]
  img -= mean
  img /= std
  return img


def preprocess(img, img_size):
  mean = [0.485, 0.456, 0.406]
  std = [0.229, 0.224, 0.225]
  img = resize(img, img_size)
  resize_img = img
  img = img[:, :, ::-1].astype('float32') # bgr -> rgb
  img = normalize(img, mean, std)
  img = img.transpose((2, 0, 1)) # hwc -> chw
  return img[np.newaxis, :], resize_img


# ——————————————————————模型配置、预测相关函数—————————————————————————— #
def predict_config(model_file, params_file):
  '''
  函数功能:初始化预测模型predictor
  函数输入:模型结构文件,模型参数文件
  函数输出:预测器predictor
  '''
  # 根据预测部署的实际情况,设置Config
  config = Config()
  # 读取模型文件
  config.set_prog_file(model_file)
  config.set_params_file(params_file)
  # Config默认是使用CPU预测,若要使用GPU预测,需要手动开启,设置运行的GPU卡号和分配的初始显存。
  config.enable_use_gpu(400, 0)
  # 可以设置开启IR优化、开启内存优化。
  config.switch_ir_optim()
  config.enable_memory_optim()
  # config.enable_tensorrt_engine(workspace_size=1 << 30, precision_mode=PrecisionType.Float32,max_batch_size=1, min_subgraph_size=5, use_static=False, use_calib_mode=False)
  predictor = create_predictor(config)
  return predictor


def predict(predictor, img):
  
  '''
  函数功能:初始化预测模型predictor
  函数输入:模型结构文件,模型参数文件
  函数输出:预测器predictor
  '''
  input_names = predictor.get_input_names()
  for i, name in enumerate(input_names):
    input_tensor = predictor.get_input_handle(name)
    input_tensor.reshape(img[i].shape)
    input_tensor.copy_from_cpu(img[i].copy())
  # 执行Predictor
  predictor.run()
  # 获取输出
  results = []
  # 获取输出
  output_names = predictor.get_output_names()
  for i, name in enumerate(output_names):
    output_tensor = predictor.get_output_handle(name)
    output_data = output_tensor.copy_to_cpu()
    results.append(output_data)
  return results


# ——————————————————————后处理函数—————————————————————————— #
def draw_bbox_image(frame, result, label_list, threshold=0.5):
  
  for res in result:
    cat_id, score, bbox = res[0], res[1], res[2:]
    if score < threshold:
     continue
    xmin, ymin, xmax, ymax = bbox
    cv2.rectangle(frame, (int(xmin), int(ymin)), (int(xmax), int(ymax)), (255,0,255), 2)
    label_id = label_list[int(cat_id)]
    print('label is {}, bbox is {}'.format(label_id, bbox))
    try:
      # #cv2.putText(图像, 文字, (x, y), 字体, 大小, (b, g, r), 宽度)
      cv2.putText(frame, label_id, (int(xmin), int(ymin-2)), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (255,0,0), 2)
      cv2.putText(frame, str(round(score,2)), (int(xmin-35), int(ymin-2)), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0,255,0), 2)
    except KeyError:
      pass


def callback(data):
  global bridge, predictor, im_size, im_shape, scale_factor, label_list
  cv_img = bridge.imgmsg_to_cv2(data, "bgr8")
  img_data, cv_img = preprocess(cv_img, im_size)    
  # 预测
  result = predict(predictor, [im_shape, img_data, scale_factor])
  draw_bbox_image(cv_img, result[0], label_list, threshold=0.1)
  cv2.imshow("cv_img", cv_img)


  cv2.waitKey(1)


if __name__ == '__main__':
  import sys 
  print(sys.version) # 查看python版本
  
  # 初始化节点
  rospy.init_node('ppinfer_node', anonymous=True)
  bridge = CvBridge()


  # 模型文件路径(最好写绝对路径)
  model_dir = '/home/nano/workspace/paddle_ros_ws/src/py3_infer/scripts/yolov3_r50vd_dcn_270e_coco/'
  # 从infer_cfg.yml中读出label
  infer_cfg = open(model_dir + 'infer_cfg.yml')
  data = infer_cfg.read()
  yaml_reader = yaml.load(data)
  label_list = yaml_reader['label_list']
  print(label_list)


  # 配置模型参数
  model_file = model_dir + "model.pdmodel"
  params_file = model_dir + "model.pdiparams"
  
  # 图像尺寸相关参数初始化
  try:
    img = bridge.imgmsg_to_cv2(data, "bgr8")
  except AttributeError:
    img = np.zeros((224,224,3), np.uint8)
  im_size = 224
  scale_factor = np.array([im_size * 1. / img.shape[0], im_size * 1. / img.shape[1]]).reshape((1, 2)).astype(np.float32)
  im_shape = np.array([im_size, im_size]).reshape((1, 2)).astype(np.float32)


  # 初始化预测模型
  predictor = predict_config(model_file, params_file)


  rospy.Subscriber('/image_view/image_raw', Image, callback)


  rospy.spin()

准备模型文件

wget https://paddle-inference-dist.bj.bcebos.com/Paddle-Inference-Demo/yolov3_r50vd_dcn_270e_coco.tgz &&tar xzf yolov3_r50vd_dcn_270e_coco.tgz

87e3b4a0-6f26-11ee-939d-92fbcf53809c.png

4.在ROS中运行Paddle Inference节点

(1)编译

cd ../../..
catkin_make -DPYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python3

87ef56ca-6f26-11ee-939d-92fbcf53809c.png

(2)将工作空间添加进环境变量

sudo vim ~/.bashrc
source /home/nano/workspace/paddle_ros_ws/devel/setup.bash

(3)运行节点

roscore
rosrun py3_camera camera.py
rosrun py3_infer pp_infer.py

87fffdae-6f26-11ee-939d-92fbcf53809c.png

rosrun rqt_iamge_view rqt_iamge_view

(4)运行成功示意图

8816dcfe-6f26-11ee-939d-92fbcf53809c.png


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原文标题:ROS部署PaddlePaddle的CV模型

文章出处:【微信号:vision263com,微信公众号:新机器视觉】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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