教你如何结合的WebRTC与TensorFlow实现图像检测（上篇）

　　摘要：本文作者介绍了结合的WebRTC与TensorFlow实现图像检测的具体过程，不论对于TensorFlow的使用者，还是的WebRTC的开发者来讲都有参考意义由于文章较长，我们将分为上下篇进行连载。

　　TensorFlow是目前最流行的机器学习框架之一。TensorFlow的一大优势是，它的很多库都有人积极进行维护和更新。而我最喜欢的其中一个库就是TensorFlow 对象检测API .Tensorflow对象检测API可以对一张图形上的多个对象进行分类，并提供它们的具体位置。该API在将近1000个对象类上进行了预先训练，可提供各种经过预先训练的模型，让你可以在速度与准确性之间权衡取舍。

　　有这些模型的指引固然很好，但所有这些模型都要使用图像才能发挥作用，而这些图像则需要你自行添加到一个文件夹中。我其实很想将其与实时的的WebRTC流配合到一起，通过网络实现实时的计算机视觉。由于未能找到这方面的任何例子或指南，我决定写这篇博文来介绍具体的实现方法。对于使用RTC的人，可以将本文作为一篇快速指南加以参考，了解如何使用TensorFlow来处理的WebRTC流。对于使用TensorFlow的人士，则可以将本文作为一份快速简介，了解如何向自己的项目中添加的WebRTC。使用的WebRTC的人需要对Python的比较熟悉。而使用TensorFlow的人则需要熟悉网络交互和一些JavaScript的。

　　本文不适合作为WebRTC或TensorFlow的入门指南使用。如需这样的指南，应参考TensorFlow 入门指南，WebRTC 入门指南等，网上的相关介绍与指南数不胜数。

　　直接告诉我如何实现吧

　　如果你来这里只是为了快速找到一些参考信息，或者懒得读详细的文字介绍，按照下面的方法即可快速着手。首先安装Docker 。加载一个命令提示窗口，接着键入下面的命令：

　　然后在浏览器地址栏中键入并转到http：// localhost：5000 / local ，接受摄像头权限请求，你应该会看到类似下面的界面：

　　我们首先建立一个基本架构，用于在本地将一个本地网络摄像头流从WebRTC的getUserMedia 发送到一个Python服务器，这要用到Flask 网络服务器和TensorFlow对象检测API（Object Detection API）。具体的设置大致如下图所示。

　　Flask将提供html和JavaScript文件供浏览器呈现。getUserMedia.js负责抓取本地视频流。接下来，objDetect.js将使用HTTP POST 方法向TensorFlow对象检测API发送图像，该API则返回它所有看到的对象（它称之为“类”）及对象在图像中的位置。我们会将这些详细信息封装到一个JSON对象中，然后将该对象发回给objDetect.js，这样我们就能将我们所看到的对象的方框和标签显示出来。

　　配置

　　设置和前提条件

　　在开始之前，我们需要先对Tensorflow和对象检测API进行一些设置。

　　使用泊坞轻松完成设置

　　我在OSX，Windows 10和Raspbian已经设置过好几次（过程可不简单）。各种版本依赖关系错综复杂，把这些关系理顺并非易事，特别是当你只是想看看一些前期工作是否行得通时，你可能会感到气馁。我推荐使用泊坞来避免这些棘手问题。你将需要学习泊坞，这也是非学不可的东西，与其试着构建合适的的Protobuf 版本，倒不如花些时间学习它来得更为高效。TensorFlow项目维护了一些官方的Docker映像，比如tensorflow / tensorflow 。

　　如果你使用泊坞窗，我们就可以使用我为这篇博文创建的映像在命令行中，请运行以下命令：

　　请注意，在Windows 10命令行中，请使用％cd％。

　　。看到这里，你应该已经进入了码头工人容器现在，请运行：

　　这样，就会使用最新的TensorFlow Docker映像，并将Docker主机上的端口5000连接到端口5000，将容器命名为tf-webrtchacks，将一个本地目录映射到容器中的一个新/ code目录，将该目录设为默认目录（我们接下来将在该目录中操作），然后运行的bash以便进行命令行交互。完成这些准备工作后，我们才能开始。

　　如果你才刚开始接触TensorFlow，可能需要先按照吨ensorflow / tensorflow 中的说明运行初始Jupyter笔记本，然后再回来执行上述命令。

　　另一种麻烦的实现方法

　　如果你打算从头开始，则需要安装TensorFlow，它自己有很多依赖项，比如Python.TensorFlow项目针对各种平台都提供了指南，具体请访问https://www.tensorflow.org/install 。对象检测API有也。自己的安装说明，以及一些额外的依赖项完成这些准备工作后，请运行下面的命令：

　　这样，就应该安装好了所有的Python的依赖项，将相应的Tensorflow对象检测API文件都复制了过来，并安装了Protobufs。如果这一步行不通，我建议检查setup.py，然后手动在其中运行命令，以解决存在的任何问题。

　　第1部分 - 确保Tensorflow正常工作

　　为确保TensorFlow对象检测API正常工作，我们首先从用于演示对象检测的官方版本JupyterNotebook经调整后的版本着手。我将此文件保存为object_detection_tutorial.py 。

　　如果你剪切并粘贴该笔记本的每个部分，得到的结果应如下所示：（由于此段代码较长，截图会影响阅读，我们更换为文字排版，左右拖动可查看长代码）

　　# IMPORTS

　　import numpy as np

　　import os

　　import six.moves.urllib as urllib

　　import sys

　　import tarfile

　　import tensorflow as tf

　　import zipfile

　　from collections import defaultdict

　　from io import StringIO

　　# from matplotlib import pyplot as plt ### CWH

　　from PIL import Image

　　if tf.__version__ != '1.4.0':

　　raise ImportError（'Please upgrade your tensorflow installation to v1.4.0!'）

　　# ENV SETUP  ### CWH: remove matplot display and manually add paths to references

　　'''

　　# This is needed to display the images.

　　%matplotlib inline

　　# This is needed since the notebook is stored in the object_detection folder.

　　sys.path.append（""）

　　'''

　　# Object detection imports

　　from object_detection.utils import label_map_util    ### CWH: Add object_detection path

　　#from object_detection.utils import visualization_utils as vis_util ### CWH: used for visualization

　　# Model Preparation

　　# What model to download.

　　MODEL_NAME = 'ssd_mobilenet_v1_coco_2017_11_17'

　　MODEL_FILE = MODEL_NAME + '.tar.gz'

　　DOWNLOAD_BASE = 'http://download.tensorflow.org/models/object_detection/'

　　# Path to frozen detection graph. This is the actual model that is used for the object detection.

　　PATH_TO_CKPT = MODEL_NAME + '/frozen_inference_graph.pb'

　　# List of the strings that is used to add correct label for each box.

　　PATH_TO_LABELS = os.path.join（'object_detection/data', 'mscoco_label_map.pbtxt'） ### CWH: Add object_detection path

　　NUM_CLASSES = 90

　　# Download Model

　　opener = urllib.request.URLopener（）

　　opener.retrieve（DOWNLOAD_BASE + MODEL_FILE, MODEL_FILE）

　　tar_file = tarfile.open（MODEL_FILE）

　　for file in tar_file.getmembers（）:

　　file_name = os.path.basename（file.name）

　　if 'frozen_inference_graph.pb' in file_name:

　　tar_file.extract（file, os.getcwd（））

　　# Load a （frozen） Tensorflow model into memory.

　　detection_graph = tf.Graph（）

　　with detection_graph.as_default（）:

　　od_graph_def = tf.GraphDef（）

　　with tf.gfile.GFile（PATH_TO_CKPT, 'rb'） as fid:

　　serialized_graph = fid.read（）

　　od_graph_def.ParseFromString（serialized_graph）

　　tf.import_graph_def（od_graph_def, name=''）

　　# Loading label map

　　label_map = label_map_util.load_labelmap（PATH_TO_LABELS）

　　categories = label_map_util.convert_label_map_to_categories（label_map, max_num_classes=NUM_CLASSES, use_display_name=True）

　　category_index = label_map_util.create_category_index（categories）

　　# Helper code

　　def load_image_into_numpy_array（image）:

　　（im_width, im_height） = image.size

　　return np.array（image.getdata（））.reshape（

　　（im_height, im_width, 3））.astype（np.uint8）

　　# Detection

　　# For the sake of simplicity we will use only 2 images:

　　# image1.jpg

　　# image2.jpg

　　# If you want to test the code with your images, just add path to the images to the TEST_IMAGE_PATHS.

　　PATH_TO_TEST_IMAGES_DIR = 'object_detection/test_images' #cwh

　　TEST_IMAGE_PATHS = [ os.path.join（PATH_TO_TEST_IMAGES_DIR, 'image{}.jpg'.format（i）） for i in range（1, 3） ]

　　# Size, in inches, of the output images.

　　IMAGE_SIZE = （12, 8）

　　with detection_graph.as_default（）:

　　with tf.Session（graph=detection_graph） as sess:

　　# Definite input and output Tensors for detection_graph

　　image_tensor = detection_graph.get_tensor_by_name（'image_tensor:0'）

　　# Each box represents a part of the image where a particular object was detected.

　　detection_boxes = detection_graph.get_tensor_by_name（'detection_boxes:0'）

　　# Each score represent how level of confidence for each of the objects.

　　# Score is shown on the result image, together with the class label.

　　detection_scores = detection_graph.get_tensor_by_name（'detection_scores:0'）

　　detection_classes = detection_graph.get_tensor_by_name（'detection_classes:0'）

　　num_detections = detection_graph.get_tensor_by_name（'num_detections:0'）

　　for image_path in TEST_IMAGE_PATHS:

　　image = Image.open（image_path）

　　# the array based representation of the image will be used later in order to prepare the

　　# result image with boxes and labels on it.

　　image_np = load_image_into_numpy_array（image）

　　# Expand dimensions since the model expects images to have shape: [1, None, None, 3]

　　image_np_expanded = np.expand_dims（image_np, axis=0）

　　# Actual detection.

　　（boxes, scores, classes, num） = sess.run（

　　[detection_boxes, detection_scores, detection_classes, num_detections],

　　feed_dict={image_tensor: image_np_expanded}）

　　### CWH: below is used for visualizing with Matplot

　　'''

　　# Visualization of the results of a detection.

　　vis_util.visualize_boxes_and_labels_on_image_array（

　　image_np,

　　np.squeeze（boxes）,

　　np.squeeze（classes）.astype（np.int32）,

　　np.squeeze（scores）,

　　category_index,

　　use_normalized_coordinates=True,

　　line_thickness=8）

　　plt.figure（figsize=IMAGE_SIZE）

　　plt.imshow（image_np）

　　'''