Реализация моделей глубокого обучения с использованием Python: развертывание на встроенных устройствах
Реализация моделей глубокого обучения с использованием Python: развертывание на встроенных устройствах

введение

С развитием Интернета вещей (IoT) и встроенных систем внедрение моделей глубокого обучения во встроенные устройства становится все более важным. Это не только обеспечивает обработку данных в реальном времени, но также значительно снижает задержку и стоимость передачи данных. В этой статье рассказывается, как использовать Python для развертывания моделей глубокого обучения на встроенных устройствах, и приводятся подробные примеры кода.

Необходимые инструменты

  • Python 3.x
  • TensorFlow или PyTorch (в этой статье в качестве примера используется TensorFlow)
  • TensorFlow Lite (для встроенных устройств)
  • Raspberry Pi или другое встроенное устройство. Шаг 1. Установите необходимые библиотеки. Сначала нам нужно установить необходимые библиотеки Python. Его можно установить с помощью следующей команды:
Язык кода:bash
копировать
pip install tensorflow tensorflow-lite

Шаг 2. Обучение модели глубокого обучения

Мы будем обучать простую модель сверточной нейронной сети (CNN), используя набор данных MNIST. Вот код для обучения модели:

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
import tensorflow as tf

# Загрузите набор данных MNIST
mnist = tf.keras.datasets.mnist
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data()
x_train, x_test = x_train / 255.0, x_test / 255.0

# Определить модель
model = tf.keras.models.Sequential([
    tf.keras.layers.Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1)),
    tf.keras.layers.MaxPooling2D((2, 2)),
    tf.keras.layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),
    tf.keras.layers.MaxPooling2D((2, 2)),
    tf.keras.layers.Flatten(),
    tf.keras.layers.Dense(64, activation='relu'),
    tf.keras.layers.Dense(10, activation='softmax')
])

# Скомпилировать модель
model.compile(optimizer='adam',
              loss='sparse_categorical_crossentropy',
              metrics=['accuracy'])

# Модель обучения
model.fit(x_train, y_train, epochs=5, validation_data=(x_test, y_test))

# Сохранить модель
model.save('mnist_model.h5')

Шаг 3: Преобразование модели

Для работы на встроенных устройствах нам необходимо преобразовать модель в формат TensorFlow Lite. Вот код для преобразования модели:

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
import tensorflow as tf

# Загрузить модель
model = tf.keras.models.load_model('mnist_model.h5')

# Преобразование в TensorFlow Облегченный формат
converter = tf.lite.TFLiteConverter.from_keras_model(model)
tflite_model = converter.convert()

# Сохраните преобразованную модель
with open('mnist_model.tflite', 'wb') as f:
    f.write(tflite_model)

Шаг 4. Запустите модель на встроенном устройстве.

Мы можем использовать интерпретатор TensorFlow Lite для запуска моделей на встроенных устройствах. Вот простой пример кода:

Язык кода:python
кодКоличество запусков:0
копировать
import tensorflow as tf
import numpy as np
import cv2

# Загрузить TensorFlow Облегченная модель
interpreter = tf.lite.Interpreter(model_path='mnist_model.tflite')
interpreter.allocate_tensors()

# Получите входные и выходные тензоры
input_details = interpreter.get_input_details()
output_details = interpreter.get_output_details()

# Подготовьтесь к вводу данных
def preprocess_image(image_path):
    image = cv2.imread(image_path, cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
    image = cv2.resize(image, (28, 28))
    image = image / 255.0
    image = np.expand_dims(image, axis=-1).astype(np.float32)
    return np.expand_dims(image, axis=0)

input_data = preprocess_image('test_image.png')

# Установить входной тензор
interpreter.set_tensor(input_details[0]['index'], input_data)

# Запустите модель
interpreter.invoke()

# Получить выходные результаты
output_data = interpreter.get_tensor(output_details[0]['index'])
print("Predicted label:", np.argmax(output_data))

Шаг пятый: развертывание на Raspberry Pi

Разверните преобразованную модель TensorFlow Lite на Raspberry Pi. Вот шаги:

  1. Перенесите файлы модели в Raspberry Pi:
Язык кода:powershell
копировать
scp mnist_model.tflite pi@raspberrypi.local:/home/pi/
  1. Установите TensorFlow Lite на Raspberry Pi:
Язык кода:powershell
копировать
pip install tflite-runtime
  1. Запустите модель: на малине Создайте скрипт Python (например, run_model.py) на Pi.,и добавьте вышеизложенное Запустите модельизкодкопироватьв этот сценарий。затем запустите скрипт:
Язык кода:powershell
копировать
python run_model.py

в заключение

С помощью описанных выше шагов мы реализовали развертывание простой модели глубокого обучения на встроенных устройствах. Будь то мобильные устройства или встроенные системы, TensorFlow Lite может значительно повысить эффективность и практичность моделей. Надеюсь, этот урок поможет вам!

boy illustration
Неразрушающее увеличение изображений одним щелчком мыши, чтобы сделать их более четкими артефактами искусственного интеллекта, включая руководства по установке и использованию.
boy illustration
Копикодер: этот инструмент отлично работает с Cursor, Bolt и V0! Предоставьте более качественные подсказки для разработки интерфейса (создание навигационного веб-сайта с использованием искусственного интеллекта).
boy illustration
Новый бесплатный RooCline превосходит Cline v3.1? ! Быстрее, умнее и лучше вилка Cline! (Независимое программирование AI, порог 0)
boy illustration
Разработав более 10 проектов с помощью Cursor, я собрал 10 примеров и 60 подсказок.
boy illustration
Я потратил 72 часа на изучение курсорных агентов, и вот неоспоримые факты, которыми я должен поделиться!
boy illustration
Идеальная интеграция Cursor и DeepSeek API
boy illustration
DeepSeek V3 снижает затраты на обучение больших моделей
boy illustration
Артефакт, увеличивающий количество очков: на основе улучшения характеристик препятствия малым целям Yolov8 (SEAM, MultiSEAM).
boy illustration
DeepSeek V3 раскручивался уже три дня. Сегодня я попробовал самопровозглашенную модель «ChatGPT».
boy illustration
Open Devin — инженер-программист искусственного интеллекта с открытым исходным кодом, который меньше программирует и больше создает.
boy illustration
Эксклюзивное оригинальное улучшение YOLOv8: собственная разработка SPPF | SPPF сочетается с воспринимаемой большой сверткой ядра UniRepLK, а свертка с большим ядром + без расширения улучшает восприимчивое поле
boy illustration
Популярное и подробное объяснение DeepSeek-V3: от его появления до преимуществ и сравнения с GPT-4o.
boy illustration
9 основных словесных инструкций по доработке академических работ с помощью ChatGPT, эффективных и практичных, которые стоит собрать
boy illustration
Вызовите deepseek в vscode для реализации программирования с помощью искусственного интеллекта.
boy illustration
Познакомьтесь с принципами сверточных нейронных сетей (CNN) в одной статье (суперподробно)
boy illustration
50,3 тыс. звезд! Immich: автономное решение для резервного копирования фотографий и видео, которое экономит деньги и избавляет от беспокойства.
boy illustration
Cloud Native|Практика: установка Dashbaord для K8s, графика неплохая
boy illustration
Краткий обзор статьи — использование синтетических данных при обучении больших моделей и оптимизации производительности
boy illustration
MiniPerplx: новая поисковая система искусственного интеллекта с открытым исходным кодом, спонсируемая xAI и Vercel.
boy illustration
Конструкция сервиса Synology Drive сочетает проникновение в интрасеть и синхронизацию папок заметок Obsidian в облаке.
boy illustration
Центр конфигурации————Накос
boy illustration
Начинаем с нуля при разработке в облаке Copilot: начать разработку с минимальным использованием кода стало проще
boy illustration
[Серия Docker] Docker создает мультиплатформенные образы: практика архитектуры Arm64
boy illustration
Обновление новых возможностей coze | Я использовал coze для создания апплета помощника по исправлению домашних заданий по математике
boy illustration
Советы по развертыванию Nginx: практическое создание статических веб-сайтов на облачных серверах
boy illustration
Feiniu fnos использует Docker для развертывания личного блокнота Notepad
boy illustration
Сверточная нейронная сеть VGG реализует классификацию изображений Cifar10 — практический опыт Pytorch
boy illustration
Начало работы с EdgeonePages — новым недорогим решением для хостинга веб-сайтов
boy illustration
[Зона легкого облачного игрового сервера] Управление игровыми архивами
boy illustration
Развертывание SpringCloud-проекта на базе Docker и Docker-Compose