mindspore/model_zoo/official/lite/image_classification

MindSpore Lite 端侧图像分类demo（Android）

本示例程序演示了如何在端侧利用MindSpore Lite C++ API（Android JNI）以及MindSpore Lite 图像分类模型完成端侧推理，实现对设备摄像头捕获的内容进行分类，并在App图像预览界面中显示出最可能的分类结果。

运行依赖

• Android Studio >= 3.2 (推荐4.0以上版本)
• NDK 21.3
• CMake 3.10
• Android SDK >= 26
• OpenCV >= 4.0.0

构建与运行

1. 在Android Studio中加载本示例源码，并安装相应的SDK（指定SDK版本后，由Android Studio自动安装）。

   

   启动Android Studio后，点击File->Settings->System Settings->Android SDK，勾选相应的SDK。如下图所示，勾选后，点击OK，Android Studio即可自动安装SDK。

   

   （可选）若安装时出现NDK版本问题，可手动下载相应的NDK版本（本示例代码使用的NDK版本为21.3），并在Project Structure的Android NDK location设置中指定SDK的位置。

   

2. 连接Android设备，运行图像分类应用程序。

   通过USB连接Android设备调试，点击Run 'app'即可在您的设备上运行本示例项目。

   • 注：编译过程中Android Studio会自动下载MindSpore Lite、OpenCV、模型文件等相关依赖项，编译过程需做耐心等待。

   

   Android Studio连接设备调试操作，可参考https://developer.android.com/studio/run/device?hl=zh-cn。

3. 在Android设备上，点击“继续安装”，安装完即可查看到设备摄像头捕获的内容和推理结果。

   

   如下图所示，识别出的概率最高的物体是植物。

   

示例程序详细说明

本端侧图像分类Android示例程序分为JAVA层和JNI层，其中，JAVA层主要通过Android Camera 2 API实现摄像头获取图像帧，以及相应的图像处理等功能；JNI层完成模型推理的过程。

此处详细说明示例程序的JNI层实现，JAVA层运用Android Camera 2 API实现开启设备摄像头以及图像帧处理等功能，需读者具备一定的Android开发基础知识。

示例程序结构

app
|
├── libs # 存放demo jni层依赖的库文件
│   └── arm64-v8a
│       ├── libopencv_java4.so  # opencv
│       ├── libmlkit-label-MS.so  # ndk编译生成的库文件
│       └── libmindspore-lite.so # mindspore lite
|
├── src/main
│   ├── assets # 资源文件
|   |   └── mobilenetv2.ms # 存放模型文件
│   |
│   ├── cpp # 模型加载和预测主要逻辑封装类
|   |   ├── include # 存放MindSpore调用相关的头文件
|   |   |   └── ...
│   |   |
|   |   ├── MindSporeNetnative.cpp # MindSpore调用相关的JNI方法
│   |   └── MindSporeNetnative.h # 头文件
│   |
│   ├── java # java层应用代码
│   │   └── com.huawei.himindsporedemo 
│   │       ├── gallery.classify # 图像处理及MindSpore JNI调用相关实现
│   │       │   └── ...
│   │       └── obejctdetect # 开启摄像头及绘制相关实现
│   │           └── ...
│   │   
│   ├── res # 存放Android相关的资源文件
│   └── AndroidManifest.xml # Android配置文件
│
├── CMakeList.txt # cmake编译入口文件
│
├── build.gradle # 其他Android配置文件
├── download.gradle # APP构建时由gradle自动从HuaWei Server下载依赖的库文件及模型文件
└── ...

配置MindSpore Lite依赖项

Android JNI层调用MindSpore C++ API时，需要相关库文件支持。可通过MindSpore Lite源码编译生成libmindspore-lite.so库文件。

在Android Studio中将编译完成的libmindspore-lite.so库文件（可包含多个兼容架构），分别放置在APP工程的app/libs/arm64-v8a（ARM64）或app/libs/armeabi-v7a（ARM32）目录下，并在应用的build.gradle文件中配置CMake编译支持，以及arm64-v8a和armeabi-v7a的编译支持。

本示例中，build过程由download.gradle文件自动从华为服务器下载libmindspore-lite.so以及OpenCV的libopencv_java4.so库文件，并放置在app/libs/arm64-v8a目录下。

• 注：若自动下载失败，请手动下载相关库文件并将其放在对应位置：

  libmindspore-lite.so 下载链接

  libmindspore-lite include文件 下载链接

  libopencv_java4.so 下载链接

  libopencv include文件 下载链接

android{
    defaultConfig{
        externalNativeBuild{
            cmake{
                arguments "-DANDROID_STL=c++_shared"
            }
        }

        ndk{ 
            abiFilters 'arm64-v8a'
        }
    }
}

在app/CMakeLists.txt文件中建立.so库文件链接，如下所示。

# Set MindSpore Lite Dependencies.
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/cpp/include/MindSpore)
add_library(mindspore-lite SHARED IMPORTED )
set_target_properties(mindspore-lite PROPERTIES
    IMPORTED_LOCATION "${CMAKE_SOURCE_DIR}/libs/libmindspore-lite.so")

# Set OpenCV Dependecies.
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/opencv/sdk/native/jni/include)
add_library(lib-opencv SHARED IMPORTED )
set_target_properties(lib-opencv PROPERTIES
    IMPORTED_LOCATION "${CMAKE_SOURCE_DIR}/libs/libopencv_java4.so")

# Link target library.       
target_link_libraries(
    ...
    mindspore-lite
    lib-opencv
    ...
)

下载及部署模型文件

从MindSpore Model Hub中下载模型文件，本示例程序中使用的终端图像分类模型文件为mobilenetv2.ms，同样通过download.gradle脚本在APP构建时自动下载，并放置在app/src/main/assets工程目录下。

• 注：若下载失败请手动下载模型文件，mobilenetv2.ms 下载链接。

编写端侧推理代码

在JNI层调用MindSpore Lite C++ API实现端测推理。

推理代码流程如下，完整代码请参见src/cpp/MindSporeNetnative.cpp。

1. 加载MindSpore Lite模型文件，构建上下文、会话以及用于推理的计算图。

   • 加载模型文件：创建并配置用于模型推理的上下文

     // Buffer is the model data passed in by the Java layer
     jlong bufferLen = env->GetDirectBufferCapacity(buffer);
     char *modelBuffer = CreateLocalModelBuffer(env, buffer);  
     

   • 创建会话

     void **labelEnv = new void *;
     MSNetWork *labelNet = new MSNetWork;
     *labelEnv = labelNet;
     
     // Create context.
     lite::Context *context = new lite::Context;
     context->thread_num_ = numThread;  //Specify the number of threads to run inference
     
     // Create the mindspore session.
     labelNet->CreateSessionMS(modelBuffer, bufferLen, context);
     delete(context);
     
     

   • 加载模型文件并构建用于推理的计算图

     void MSNetWork::CreateSessionMS(char* modelBuffer, size_t bufferLen, mindspore::lite::Context* ctx)
     {
         CreateSession(modelBuffer, bufferLen, ctx);  
         session = mindspore::session::LiteSession::CreateSession(ctx);
         auto model = mindspore::lite::Model::Import(modelBuffer, bufferLen);
         int ret = session->CompileGraph(model); // Compile Graph 
     }
     

2. 将输入图片转换为传入MindSpore模型的Tensor格式。

   将待检测图片数据转换为输入MindSpore模型的Tensor。

   // Convert the Bitmap image passed in from the JAVA layer to Mat for OpenCV processing
   BitmapToMat(env, srcBitmap, matImageSrc);
   // Processing such as zooming the picture size.
   matImgPreprocessed = PreProcessImageData(matImageSrc);  
   
   ImgDims inputDims; 
   inputDims.channel = matImgPreprocessed.channels();
   inputDims.width = matImgPreprocessed.cols;
   inputDims.height = matImgPreprocessed.rows;
   float *dataHWC = new float[inputDims.channel * inputDims.width * inputDims.height]
   
   // Copy the image data to be detected to the dataHWC array.
   // The dataHWC[image_size] array here is the intermediate variable of the input MindSpore model tensor.
   float *ptrTmp = reinterpret_cast<float *>(matImgPreprocessed.data);
   for(int i = 0; i < inputDims.channel * inputDims.width * inputDims.height; i++){
      dataHWC[i] = ptrTmp[i];
   }
   
   // Assign dataHWC[image_size] to the input tensor variable.
   auto msInputs = mSession->GetInputs();
   auto inTensor = msInputs.front();
   memcpy(inTensor->MutableData(), dataHWC,
       inputDims.channel * inputDims.width * inputDims.height * sizeof(float));
   delete[] (dataHWC);
   

3. 对输入Tensor按照模型进行推理，获取输出Tensor，并进行后处理。

   • 图执行，端测推理。

     // After the model and image tensor data is loaded, run inference.
     auto status = mSession->RunGraph();
     

   • 获取输出数据。

     // Get the mindspore inference results.
     auto msOutputs = mSession->GetOutputMapByNode();
     std::string retStr = ProcessRunnetResult(msOutputs);
     

   • 输出数据的后续处理。

     std::string ProcessRunnetResult(
             std::unordered_map<std::string, std::vector<mindspore::tensor::MSTensor *>> msOutputs){
     
         // Get the branch of the model output.
         // Use iterators to get map elements.
         std::unordered_map<std::string, std::vector<mindspore::tensor::MSTensor *>>::iterator iter;
         iter = msOutputs.begin();
     
         // The mobilenetv2.ms model output just one branch.
         auto outputString = iter->first;
         auto outputTensor = iter->second;
     
         float *temp_scores = static_cast<float * >(branch1_tensor[0]->MutableData());
     
         float scores[RET_CATEGORY_SUM];
         for (int i = 0; i < RET_CATEGORY_SUM; ++i) {
             if (temp_scores[i] > 0.5){
                 MS_PRINT("MindSpore scores[%d] : [%f]",  i, temp_scores[i]);
             }
             scores[i] = temp_scores[i];
         }
     
         // Converted to text information that needs to be displayed in the APP. 
         std::string categoryScore = "";
             for (int i = 0; i < RET_CATEGORY_SUM; ++i) {
                 categoryScore += g_labels_name_map[i];
                 categoryScore += ":";
                 std::string score_str = std::to_string(scores[i]);
                 categoryScore += score_str;
                 categoryScore += ";";
             }
             return categoryScore;
     }