Agora 新增支持 Python:视频通话中也可做图像识别了

阅读数:90 2019 年 11 月 29 日 18:52

Agora新增支持Python:视频通话中也可做图像识别了

近两年来,Python 在众多编程语言中的热度一直稳居前五,热门程度可见一斑。Python 拥有很活跃的社区和丰富的第三方库,Web 框架、爬虫框架、数据分析框架、机器学习框架等,开发者无需重复造轮子,可以用 Python 进行 Web 编程、网络编程,开发多媒体应用,进行数据分析,或实现图像识别等应用。其中图像识别是最热门的应用场景之一,也是与实时音视频契合度最高的应用场景之一。

我们还写了一份 Python demo,并已分享至 Github。本文将从 TensorFlow 图像识别讲起,并讲 TensorFlow 与 Agora Python SDK 结合,在实时音视频场景中实现图像识别。实现后的效果,如下图所示。

Agora新增支持Python:视频通话中也可做图像识别了

实时通话中成功识别左图中的人、椅子和显示器

TensorFlow 图片物体识别

TensorFlow 是 Google 的开源深度学习库,你可以使用这个框架以及 Python 编程语言,构建大量基于机器学习的应用程序。而且还有很多人把 TensorFlow 构建的应用程序或者其他框架,开源发布到 GitHub 上。所以我们今天主要基于 Tensorflow 学习下物体识别。

TensorFlow 提供了用于检测图片或视频中所包含物体的 API,详情可参考以下链接: https://github.com/tensorflow/models/tree/master/research/object_detection

物体检测是检测图片中所出现的全部物体并且用矩形(Anchor Box)进行标注,物体的类别可以包括多种,例如人、车、动物、路标等。举个例子了解 TensorFlow 物体检测 API 的使用方法,这里使用预训练好的 ssd_mobilenet_v1_coco 模型(Single Shot MultiBox Detector),更多可用的物体检测模型可以参考这里: https://github.com/tensorflow/models/blob/master/research/object_detection/g3doc/detection_model_zoo.md#coco-trained-models-coco-models

加载库

复制代码
# -*- coding:
utf-8 -*-
import numpy as
np
import
tensorflow as tf
import
matplotlib.pyplot as plt
from PIL import
Image
from utils
import label_map_util
from utils
import visualization_utils as vis_util

定义⼀些常量

复制代码
PATH_TO_CKPT = 'ssd_mobilenet_v1_coco_2017_11_17/frozen_inference_graph.pb'
复制代码
PATH_TO_LABELS = 'ssd_mobilenet_v1_coco_2017_11_17/mscoco_label_map.pbtxt'
复制代码
NUM_CLASSES = 90

加载预训练好的模型

复制代码
detection_graph = tf.Graph()
with detection_graph.as_default():
od_graph_def = tf.GraphDef()
with tf.gfile.GFile(PATH_TO_CKPT, 'rb') as fid:
od_graph_def.ParseFromString(fid.read())
tf.import_graph_def(od_graph_def, name='')

加载分类标签数据

复制代码
label_map = label_map_util.load_labelmap(PATH_TO_LABELS)
复制代码
categories = label_map_util.convert_label_map_to_categories(label_map,max_num_classes=NUM_CLASSES, use_display_name=True)
复制代码
category_index = label_map_util.create_category_index(categories)

⼀个将图⽚转为数组的辅助函数,以及测试图⽚路径
使⽤模型进⾏物体检测

复制代码
categories = label_map_util.convert_label_map_to_categories(label_map,max_num_class
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.ui
TEST_IMAGE_PATHS = ['test_images/image1.jpg', 'test_images/image2.jpg']
with detection_graph.as_default():
with tf.Session(graph=detection_graph) as sess:
image_tensor = detection_graph.get_tensor_by_name('image_tensor:0')
detection_boxes = detection_graph.get_tensor_by_name('detection_boxes:0')
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)
image_np = load_image_into_numpy_array(image)
image_np_expanded = np.expand_dims(image_np, axis=0)
(boxes, scores, classes, num) = sess.run(
[detection_boxes, detection_scores, detection_classes, num_detectio
feed_dict={image_tensor: image_np_expanded})
vis_util.visualize_boxes_and_labels_on_image_array(image_np, np.squeeze
plt.figure(figsize=[12, 8])
plt.imshow(image_np)
plt.show()

检测结果如下,第一张图片检测出了两只狗狗

Agora新增支持Python:视频通话中也可做图像识别了

实时音视频场景下 TensorFlow 物体识别

既然 Tensorflow 在静态图片的物体识别已经相对成熟,那在现实场景中,大量的实时音视频互动场景中,如何来做物体识别?我们现在基于声网实时视频的 SDK,阐述如何做物体识别。

首先我们了解视频其实就是由一帧一帧的图像组合而成,所以从这个层面来说,视频中的目标识别就是从每一帧图像中做目标识别,从这个层面上讲,二者没有本质区别。在理解这个前提的基础上,我们就可以相对简单地做实时音视频场景下 Tensorflow 物体识别。

(1)读取 Agora 实时音视频,截取远端视频流的图片

复制代码
def onRenderVideoFrame(uid, width, height, yStride,
uStride, vStride, yBuffer, uBuffer, vBuffer,
rotation, renderTimeMs, avsync_type):
# ⽤ isImageDetect 字段判断前⼀帧图像是否已完成识别,若完成置为 True, 执⾏以下代码,执⾏完
if EventHandlerData.isImageDetect:
y_array = (ctypes.c_uint8 * (width * height)).from_address(yBuffer)
u_array = (ctypes.c_uint8 * ((width // 2) * (height // 2))).from_addres
v_array = (ctypes.c_uint8 * ((width // 2) * (height // 2))).from_addres
Y = np.frombuffer(y_array, dtype=np.uint8).reshape(height, width)
U = np.frombuffer(u_array, dtype=np.uint8).reshape((height // 2, width
V = np.frombuffer(v_array, dtype=np.uint8).reshape((height // 2, width
YUV = np.dstack((Y, U, V))[:height, :width, :]
# AI 模型中⼤多数模型都是 RGB 格式训练,声⽹提供的视频回调数据源是 YUV 格式,我们做下格式转
RGB = cv2.cvtColor(YUV, cv2.COLOR_YUV2RGB, 3)
EventHandlerData.image = Image.fromarray(RGB)
EventHandlerData.isImageDetect = False

(2)Tensorflow 对截取图片进行物体识别

复制代码
class objectDetectThread(QThread):
objectSignal = pyqtSignal(str)
def __init__(self):
super().__init__()
def run(self):
detection_graph = EventHandlerData.detection_graph
with detection_graph.as_default():
with tf.Session(graph=detection_graph) as sess:
(im_width, im_height) = EventHandlerData.image.size
image_np = np.array(EventHandlerData.image.getdata()).reshape((im_h
image_np_expanded = np.expand_dims(image_np, axis=0)
image_tensor = detection_graph.get_tensor_by_name('image_tensor:0')
boxes = detection_graph.get_tensor_by_name('detection_boxes:0')
scores = detection_graph.get_tensor_by_name('detection_scores:0')
classes = detection_graph.get_tensor_by_name('detection_classes:0')
num_detections = detection_graph.get_tensor_by_name('num_detections
(boxes, scores, classes, num_detections) = sess.run(
[boxes, scores, classes, num_detections],
feed_dict={image_tensor: image_np_expanded})
objectText = []
# 如果识别概率⼤于百分之四⼗,我们就在⽂本框内显示所识别物体
for i, c in enumerate(classes[0]):
if scores[0][i] > 0.4
object = EventHandlerData.category_index[int(c)]['name']
if object not in objectText:
objectText.append(object)
else:
break
self.objectSignal.emit(', '.join(objectText))
EventHandlerData.detectReady = True
# 本帧图⽚识别完,isImageDetect 字段置为 True,再次开始读取并转换 Agora 远端实时⾳视频
EventHandlerData.isImageDetect = True

我们已经将这个 Demo 以及 Agora Python SDK 上传⾄ Github,⼤家可以直接下载使⽤。

Agora Python TensorFlow Demo: https://github.com/AgoraIO-Community/Agora-Python-Tensorflow-Demo

Agora Python TensorFlow Demo 编译指南:

  • 下载 Agora Python SDK
  • 若是 Windows,复制.pyd and .dll⽂件到本项⽬⽂件夹根⽬录;若是 IOS,复制.so⽂件到本⽂件夹根⽬
  • 下载 TensorFlow 模型,然后把 object_detection ⽂件复制. 到本⽂件夹根⽬录
  • 安装 Protobuf,然后运⾏:protoc object_detection/protos/*.proto --python_out=.
  • 从这⾥下载预先训练的模型 (下载链接)
  • 推荐使⽤ ssd_mobilenet_v1_coco 和 ssdlite_mobilenet_v2_coco,因为他们相对运⾏较快
  • 提 取 frozen graph , 命 令 ⾏ 运 ⾏ : python extractGraph.py –
    model_file=‘FILE_NAME_OF_YOUR_MODEL’
  • 最后,在 callBack.py 中修改 model name,在 demo.py 中修改 Appid,然后运⾏即可

请注意,这个 Demo 仅作为演示使⽤,从获取到远端实时视频画⾯,到 TensorFlow 进⾏识别处理,再到显示出识别效果,期间需要 2⾄4 秒。不同⽹络情况、设备性能、算法模型,其识别的效率也不同。感兴趣的开发者可以尝试更换⾃⼰的算法模型,来优化识别的延时。

如果 Demo 运⾏中遇到问题,请在 RTC 开发者社区中反馈、交流,或在 Github 提 issue。

本文转载自公众号声网 Agora(ID:shengwang-agora)。

原文链接:

https://mp.weixin.qq.com/s/wbW1-hZ7zOqDTtTCGz83IQ

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