VSCode一键接入Notebook体验算法套件快速完成水表读数

Posted 2023-03-02 华为云开发者联盟

摘要：本示例围绕真实AI需求场景，介绍VSCode一键接入Notebook体验算法套件快速完成水表读数的使用流程。

本文分享自华为云社区《VSCode一键接入Notebook体验算法套件快速完成水表读数》，作者：HWCloudAI。

本示例围绕真实AI需求场景，介绍VSCode一键接入Notebook体验算法套件快速完成水表读数的使用流程。

算法开发套件中目前提供自研(ivg系列)和开源(mm系列)共两套算法资产，可应用于分类、检测、分割和OCR等任务中。本示例中将组合使用自研分割算法(ivgSegmentation)和开源OCR算法(mmOCR)完成水表读数识别项目，并使用算法开发套件将其部署为华为云在线服务。

说明：

本案例教程仅适用于“华北-北京四”区域，新版Notebook。

准备数据

1. 登录OBS控制台，创建OBS对象桶，区域选择“华北-北京四”。
2. 登录ModelArts控制台，选择控制台区域为“华北-北京四”。
3. 在“全局配置”页面查看是否已经配置授权，允许ModelArts访问OBS。如果没有配置授权，请参考配置访问授权（全局配置）添加授权。
4. 分别下载本案例的数据集，水表表盘分割数据集和水表表盘读数OCR识别数据集到OBS桶中，OBS路径示例如下

obs://OBS桶名称/water_meter_segmentation 水表表盘分割数据集

obs://OBS桶名称/water_meter_crop 水表表盘读数OCR识别数据集

说明：

从AIGallery下载数据集免费，但是数据集存储在OBS桶中会收取少量费用，具体计费请参见OBS价格详情页，案例使用完成后请及时清除资源和数据。

准备开发环境

在“ModelArts控制台 > 开发环境 > Notebook（New）”页面中，创建基于pytorch1.4-cuda10.1-cudnn7-ubuntu18.04镜像，类型为GPU的Notebook，具体操作请参见创建Notebook实例章节。

本案例需要使用VS Code 远程连接Notebook，需要开启SSH远程开发。

图1 创建Notebook实例

1.实例的密钥文件需要下载至本地的如下目录或其子目录中：

Windows：C:\\Usersuser

Mac/Linux: Users/user

2.在ModelArts控制台->开发环境 Notebook，单击“操作”列的“更多 > VS Code接入”。

如果本地已安装VS Code，请单击“打开”,进入“Visual Studio Code”页面。

如果本地未安装VS Code，请根据实际选择“win”或“其他”下载并安装VS Code。VS Code安装请参考安装VS Code软件。

如果用户之前未安装过ModelArts VS Code插件，此时会弹出安装提示，请单击“Install and Open”进行安装；如果之前已经安装过插件，则不会有该提示，请跳过此步骤，直接执行后面步骤

安装过程预计1~2分钟，安装完成后右下角会弹出对话框，请单击“Reload Window and Open”。

在弹出的提示中，勾选“Don’t ask again for this extension”，然后单击"Open"。

3.远程连接Notebook实例。

• 远程连接执行前，会自动在（Windows：C:\\Usersuser.ssh或者downloads，Mac/Linux: Users/user/.ssh或者downloads）目录下根据密钥名称查找密钥文件，如果找到则直接使用该密钥打开新窗口并尝试连接远程实例，此时无需选择密钥。
• 如果未找到会弹出选择框，请根据提示选择正确的密钥。
• 如果密钥选择错误，则弹出提示信息，请根据提示信息选择正确密钥。
• 当弹出提醒实例连接失败，请关闭弹窗，并查看OUTPUT窗口的输出日志，请查看FAQ并排查失败原因。

使用算法套件进行开发

Step1 创建算法工程

1.成功接入之后，在VS Code页面点击文件->打开文件夹，选择如下文件夹打开

2.新建终端

3.在work目录下执行

ma-cli createproject

命令创建工程，根据提示输入工程名称，例如：water_meter。然后直接回车选择默认参数，并选择跳过资产安装步骤（选择6）。

4.执行以下命令进入工程目录。

cd water_meter

5.执行以下命令拷贝项目数据到Notebook中。

python manage.py copy --source obs_dataset_path --dest ./data/raw/water_meter_crop
python manage.py copy --source obs_dataset_path --dest ./data/raw/water_meter_segmentation

说明：

obs_dataset_path路径为Step1 准备数据中下载到OBS中的数据集，比如“obs://OBS桶名称/water_meter_segmentation”和“obs://OBS桶名称/water_meter_crop”

Step2 使用deeplabv3完成水表区域分割任务

1.首先安装ivgSegmentation套件。

python manage.py install algorithm ivgSegmentation==1.0.2

如果提示ivgSegmentation版本不正确，可以通过命令python manage.py list algorithm查询版本。

2.安装ivgSegmentation套件后，在界面左侧的工程目录中进入“./algorithms/ivgSegmentation/config/sample”文件夹中查看目前支持的分割模型，以sample为例（sample默认的算法就是deeplabv3），文件夹中包括config.py（算法外壳配置）和deeplabv3_resnet50_standard-sample_512x1024.py（模型结构）。

3.表盘分割只需要区分背景和读数区域，因此属于二分类，需要根据项目所需数据集对配置文件进行修改，如下所示：

修改./algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py文件。

# config.py
alg_cfg = dict(
 ... 
 data_root='data/raw/water_meter_segmentation', # 修改为真实路径本地分割数据集路径
 ...
)

修改完后按Ctrl+S保存。

4.修改./algorithms/ivgSegmentation/config/sample/deeplabv3_resnet50_standard-sample_512x1024.py文件。

# deeplabv3_resnet50_standard-sample_512x1024.py
gpus=[0]
...
data_cfg = dict(
 ... num_classes=2, # 修改为2类
 ... 
 ... train_scale=(512, 512), # (h, w)#size全部修改为(512, 512)
 ... train_crop_size=(512, 512), # (h, w)
 ... test_scale=(512, 512), # (h, w)
 ... infer_scale=(512, 512), # (h, w)
 )

5.修改完按Ctrl+S保存。

6.在water_meter工程目录下，安装deeplabv3预训练模型。

python manage.py install model ivgSegmentation:deeplab/deeplabv3_resnet50_cityscapes_512x1024

7.训练分割模型。（推荐使用GPU进行训练）

# shell
python manage.py run --cfg algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py --gpus 0

训练好的模型会保存在指定位置中，默认为output/deeplabv3_resnet50_standard-sample_512x1024/checkpoints/中。

8.验证模型效果。

模型训练完成后，可以在验证集上计算模型的指标，首先修改配置文件的模型位置。

修改./algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py。

# config.py
alg_cfg = dict(
 ...
    load_from='./output/deeplabv3_resnet50_standard-sample_512x1024/checkpoints/checkpoint_best.pth.tar', # 修改训练模型的路径
 ...
)
# shell
python manage.py run --cfg algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py --pipeline evaluate

9.模型推理。

模型推理能够指定某一张图片，并且推理出图片的分割区域，并进行可视化，首先需要指定需要推理的图片路径。

修改./algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py

alg_cfg = dict(
 ...
 img_file = './data/raw/water_meter_segmentation/image/train_10.jpg' # 指定需要推理的图片路径
 ...
)

执行如下命令推理模型效果。

# shell
python manage.py run --cfg algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py --pipeline infer

推理输出的图片路径在./output/deeplabv3_resnet50_standard-sample_512x1024下。

10.导出SDK。

算法开发套件支持将模型导出成一个模型SDK，方便进行模型部署等下游任务。

# shell
python manage.py export --cfg algorithms/ivgSegmentation/config/sample/config.py --is_deploy

Step3 水表读数识别

1.首先安装mmocr套件。

python manage.py install algorithm mmocr

2.安装mmocr套件后，./algorithms/mmocr/config/textrecog文件夹中包括config.py（算法外壳配置），需要根据所需算法和数据集路径修改配置文件。以下以robust_scanner算法为例。

修改./algorithms/mmocr/algorithm/configs/textrecog/robustscanner_r31_academic.py，

# robustscanner_r31_academic.py
...
train_prefix = 'data/raw/water_meter_crop/' # 修改数据集路径改为水表ocr识别数据集路径
train_img_prefix1 = train_prefix + 'train'
train_ann_file1 = train_prefix + 'train.txt'
test_prefix = 'data/raw/water_meter_crop/'
test_img_prefix1 = test_prefix + ‘val’
test_ann_file1 = test_prefix + ‘val.txt’

3.安装robust_scanner预训练模型。

python manage.py install model mmocr:textrecog/robust_scanner/robustscanner_r31_academic

4.训练OCR模型。

初次使用mmcv时需要编译mmcv-full，该过程较慢，可以直接使用官方预编译的依赖包。

预编译包URL： https://download.openmmlab.com/mmcv/dist/cu101/torch1.6.0/index.html

pip install https://download.openmmlab.com/mmcv/dist/cu101/torch1.6.0/mmcv_full-1.3.8-cp37-cp37m-manylinux1_x86_64.whl

将./algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py中的epoch（迭代数量）改为2，如下图所示：

python manage.py run --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py

训练好的模型会保存在指定位置中，默认为output/$algorithm中。

5.验证模型效果。

模型训练完成后，可以在验证集上计算模型的指标，首先修改配置文件的模型位置。

修改./algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py

# config.py
...
model_path = './output/robustscanner_r31_academic/latest.pth'
...
# shell 
python manage.py run --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py --pipeline evaluate

6.模型推理。

模型推理能够指定某一张图片，并且推理出图片的分割区域，并进行可视化。首先需要指定待推理的图片路径,修改algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py文件，具体如下。

修改./algorithms/mmocr/algorithm/configs/textrecog/robust_scanner/config.py

...
infer_img_file='./data/raw/water_meter_crop/val/train_10.jpg' # 指定需要推理的图片路径 
...
# shell 
python manage.py run --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py --pipeline infer

推理输出的图片路径在output/robustscanner_r31_academic/vis下

7.导出SDK。

# shell 
python manage.py export --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py

Step4 部署为在线服务

本次展示仅部署OCR服务， 包括本地部署和线上部署， 部署上线后调用部署服务进行本地图片的推理，获取水表的预测读数。部署在线服务，需要指定OBS桶以便保存部署所需要的文件。

1.在algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py文件中配置OBS桶，即obs_bucket=<please input your own bucket here>。

2.执行下述命令：

python manage.py export --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py --is_deploy # 导出部署模型
python manage.py deploy --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py # 本地部署 
python manage.py deploy --cfg algorithms/mmocr/config/textrecog/config.py --launch_remote#在线部署,会耗时一会儿，请耐心等待

点击此处，查看部署成功的在线服务

Step5 清除资源和数据

通过此示例学习完成创建算法套件流程后，如果不再使用，建议您清除相关资源，避免造成资源浪费和不必要的费用。

• 停止Notebook：在“Notebook”页面，单击对应实例操作列的“停止”。
• 删除数据：点击此处，前往OBS控制台，删除上传的数据，然后删除文件夹及OBS桶。

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