Android平台

PaddleX的安卓端部署基于Paddle Lite实现，部署的流程如下，首先将训练好的模型导出为inference model，然后对模型进行优化，最后使用Paddle Lite预测库进行部署，Paddle Lite的详细介绍和使用可参考：Paddle Lite文档

PaddleX –> Inference Model –> Paddle Lite Opt –> Paddle Lite Inference

文章简介：

  • 1.介绍如何将PaddleX导出为inference model
  • 2.使用Paddle Lite的OPT模块对模型进行优化
  • 3.介绍基于PaddleX Android SDK的安卓demo，以及如何快速部署训练好的模型
  • 4.介绍PaddleX Android SDK和二次开发

1. 将PaddleX模型导出为inference模型

参考导出inference模型将模型导出为inference格式模型。

2. 将inference模型优化为Paddle Lite模型

目前提供了两种方法将Paddle模型优化为Paddle Lite模型:

    1. python脚本优化模型，简单上手，目前支持最新的Paddle Lite 2.6.1版本
    1. bin文件优化模型(linux)，支持develop版本(Commit Id:11cbd50e)，部署语义分割DeepLab模型和Unet模型时只能采用bin文件优化方式。

2.1 使用python脚本优化模型

pip install paddlelite
python export_lite.py --model_dir /path/to/inference_model --save_file /path/to/lite_model_name --place place/to/run
其中export_lite.py脚本请至github下载：https://github.com/PaddlePaddle/PaddleX/tree/release/1.3/deploy/lite/export_lite.py
参数 说明
--model_dir 预测模型所在路径，包含"__model__", "__params__", "model.yml"文件
--save_file 模型输出的名称，假设为/path/to/lite_model_name, 则输出为路径为/path/to/lite_model_name.nb
--place 运行的平台，可选：arm|opencl|x86|npu|xpu|rknpu|apu，安卓部署请选择arm

2.3 使用bin文件优化模型(linux)

首先下载并解压: 模型优化工具opt

./opt --model_file=<model_path> \
      --param_file=<param_path> \
      --valid_targets=arm \
      --optimize_out_type=naive_buffer \
      --optimize_out=model_output_name
参数 说明
--model_file 导出inference模型中包含的网络结构文件：__model__所在的路径
--param_file 导出inference模型中包含的参数文件：__params__所在的路径
--valid_targets 指定模型可执行的backend，这里请指定为arm
--optimize_out_type 输出模型类型，目前支持两种类型：protobuf和naive_buffer，其中naive_buffer是一种更轻量级的序列化/反序列化，这里请指定为naive_buffer

详细的使用方法和参数含义请参考: 使用opt转化模型

3. 移动端（Android）Demo

PaddleX提供了基于PaddleX Android SDK的安卓demo，位于/PaddleX/deploy/lite/android/demo，该demo已预置了MobilenetV2的模型参数，用户可直接将该demo导入Android Studio后运行体验，同时也支持用户将预置的Mobilenetv2模型参数替换成其他PaddleX导出的检测或分割模型进行预测。

3.1 要求

  • Android Studio 3.4
  • Android手机或开发板

3.2 分类Demo

3.2.1 导入工程并运行

  • 打开Android Studio，在”Welcome to Android Studio”窗口点击”Open an existing Android Studio project”，在弹出的路径选择窗口中进入/PaddleX/deploy/lite/android/demo目录，然后点击右下角的”Open”按钮，导入工程；
  • 通过USB连接Android手机或开发板；
  • 载入工程后，点击菜单栏的Run->Run ‘App’按钮，在弹出的”Select Deployment Target”窗口选择已经连接的Android设备，然后点击”OK”按钮；
  • 运行成功后，Android设备将加载一个名为PaddleX Demo的App，默认会加载一个测试图片，同时还支持拍照和从图库选择照片进行预测；

注意：在工程构建的过程中会远程下载Mobilenetv2模型、yml配置文件、测试的图片，以及PaddleX Android SDK。

3.3 部署自定义模型

该demo还支持用户自定义模型来进行预测，可帮助用户快速验证自己训练好的模型，首先我们已经根据step1~step2描述，准备好了Lite模型(.nb文件)和yml配置文件(注意：导出Lite模型时需指定–place=arm)，然后在Android Studio的project视图中：

  • 将.nb文件拷贝到/src/main/assets/model/目录下, 根据.nb文件的名字，修改文件/src/main/res/values/strings.xml中的MODEL_PATH_DEFAULT；
  • 将.yml文件拷贝到/src/main/assets/config/目录下，根据.yml文件的名字，修改文件/src/main/res/values/strings.xml中的YAML_PATH_DEFAULT；
  • 可根据需要替换测试图片，将图片拷贝到/src/main/assets/images/目录下，根据图片文件的名字，修改文件/src/main/res/values/strings.xml中的IMAGE_PATH_DEFAULT；
  • 将工程导入后，点击菜单栏的Run->Run ‘App’按钮，在弹出的”Select Deployment Target”窗口选择已经连接的Android设备，然后点击”OK”按钮。

4. PaddleX Android SDK和二次开发

PaddleX Android SDK是PaddleX基于Paddle Lite开发的安卓端AI推理工具，以PaddleX导出的Yaml配置文件为接口，针对不同的模型实现图片的预处理，后处理，并进行可视化，开发者可集成到业务中。 该SDK自底向上主要包括：Paddle Lite推理引擎层，Paddle Lite接口层以及PaddleX业务层。

  • Paddle Lite推理引擎层，是在Android上编译好的二进制包，只涉及到Kernel 的执行，且可以单独部署，以支持极致轻量级部署。
  • Paddle Lite接口层，以Java接口封装了底层c++推理库。
  • PaddleX业务层，封装了PaddleX导出模型的预处理，推理和后处理，以及可视化，支持PaddleX导出的检测、分割、分类模型。

../../_images/paddlex_android_sdk_framework.jpg架构

4.1 SDK安装

首先下载并解压PaddleX Android SDK，得到paddlex.aar文件，将拷贝到android工程目录app/libs/下面，然后为app的build.gradle添加依赖：

dependencies {
    implementation fileTree(include: ['*.jar','*aar'], dir: 'libs')
}

4.2 SDK使用用例

import com.baidu.paddlex.Predictor;
import com.baidu.paddlex.config.ConfigParser;
import com.baidu.paddlex.postprocess.DetResult;
import com.baidu.paddlex.postprocess.SegResult;
import com.baidu.paddlex.postprocess.ClsResult;
import com.baidu.paddlex.visual.Visualize;

// Predictor
Predictor predictor = new Predictor();
// model config
ConfigParser configParser = new ConfigParser();
// Visualize
Visualize visualize = new Visualize();
// image to predict
Mat predictMat;

// initialize
configParser.init(context, model_path, yaml_path, cpu_thread_num, cpu_power_mode);
visualize.init(configParser.getNumClasses());
predictor.init(context, configParser)

// run model
if (predictImage != null && predictor.isLoaded()) {
    predictor.setInputMat(predictMat);
    runModel();
}

// get result & visualize
if (configParser.getModelType().equalsIgnoreCase("segmenter")) {
    SegResult segResult = predictor.getSegResult();
    Mat visualizeMat  = visualize.draw(segResult, predictMat, predictor.getImageBlob());
} else if (configParser.getModelType().equalsIgnoreCase("detector")) {
    DetResult detResult = predictor.getDetResult();
    Mat visualizeMat = visualize.draw(detResult, predictMat);
} else if (configParser.getModelType().equalsIgnoreCase("classifier")) {
    ClsResult clsResult = predictor.getClsResult();
}

4.3 Result成员变量

注意：Result所有的成员变量以java bean的方式获取。

com.baidu.paddlex.postprocess.ClsResult

Fields

  • type (String|static): 值为”cls”。
  • categoryId (int): 类别ID。
  • category (String): 类别名称。
  • score (float): 预测置信度。
com.baidu.paddlex.postprocess.DetResult

Nested classes

  • DetResult.Box 模型预测的box结果。

Fields

  • type (String|static): 值为”det”。
  • boxes (List<DetResult.Box>): 模型预测的box结果。
com.baidu.paddlex.postprocess.DetResult.Box

Fields

  • categoryId (int): 类别ID。
  • category (String): 类别名称。
  • score (float): 预测框的置信度。
  • coordinate (float[4]): 预测框的坐标值{xmin, ymin, xmax, ymax}。
com.baidu.paddlex.postprocess.SegResult

Nested classes

  • SegResult.Mask: 模型预测的mask结果。

Fields

  • type (String|static): 值为”Seg”。
  • mask (SegResult.Mask): 模型预测的mask结果。
com.baidu.paddlex.postprocess.SegResult.Mask

Fields

  • scoreData (float[]): 模型预测在各个类别的置信度，长度为: 1 * numClass * H * W
  • scoreShape (long[4]): scoreData的shape信息，[1, numClass, H, W]
  • labelData (long[]): 模型预测置信度最高的label，长度为: 1 * H * W * 1
  • labelShape (long[4]): labelData的shape信息，[1, H, W, 1]

4.4 SDK二次开发

  • 打开Android Studio新建项目(或加载已有项目)。点击菜单File->New->Import Module，导入工程/PaddleX/deploy/lite/android/sdk, Project视图会新增名为sdk的module
  • 在app的build.grade里面添加依赖:
 dependencies {
     implementation project(':sdk')
 }
  • 源代码位于sdk/main/java/下，修改源码进行二次开发后，点击菜单栏的Build->Run ‘sdk’按钮可编译生成aar，文件位于sdk/build/outputs/aar/路径下。