ML ашиглан Pi хогийн ангилагч хий! 8 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

"Хаашаа явдаг вэ?" Гэж нэрлэгддэг Trash Classifier төсөл нь аливаа зүйлийг хурдан, илүү найдвартай хаях зорилготой юм.

Энэхүү төсөл нь эхлэгчдэд ээлтэй (кодгүй!) ML загвар бүтээгч Lobe-д сургасан Machine Learning (ML) загварыг ашиглан хог хаягдал, дахин боловсруулалт, бордоо, аюултай хог хаягдал руу объект явж буй эсэхийг тодорхойлоход ашигладаг. Загварыг дараа нь Raspberry Pi 4 компьютерт ачаалж, хогийн савыг хаанаас ч олж болно.

Энэхүү заавар нь Python3 дээрх Lobe TensorFlow загвараас Raspberry Pi дээр өөрийн хог хаягдал ангилагчийн төслийг хэрхэн бий болгох талаар танд хэлэх болно.

Хэцүү байдал: Анхан шатны ++ (хэлхээ, кодчиллын талаархи зарим мэдлэг тустай)

Унших хугацаа: 5 мин

Бүтээх хугацаа: 60-90 мин

Зардал: ~ 70 доллар (Pi 4 -ийг оруулаад)

Хангамж:

Програм хангамж (PC тал)

• Лобби
• WinSCP (эсвэл бусад SSH файл дамжуулах арга нь CyberDuck -ийг Mac -д ашиглах боломжтой)
• Терминал
• Алсын ширээний холболт эсвэл RealVNC

Техник хангамж

• Raspberry Pi, SD карт, USB-C тэжээлийн хангамж (5V, 2.5A)
• Pi камер
• Дарах товчлуур

• 5 LED (4 заагч LED ба 1 статусын LED)

  • Шар LED: хог
  • Цэнхэр LED: дахин боловсруулах
  • Ногоон LED: бордоо
  • Улаан LED: аюултай хог хаягдал
  • Цагаан LED: төлөв
• 6 220 Ом эсэргүүцэл
• 10 M-to-M холбогч утас
• Талхны талх, хагас хэмжээтэй

Хэрэв та гагнуур хийхээр сонгосон бол:

• 1 JST холбогч, зөвхөн эмэгтэй төгсгөлтэй
• 2 M-to-F холбогч утас
• 10 F-to-F холбогч утас
• ПХБ

Хашаа

• Төслийн хайрцаг (жишээлбэл, картон, мод, хуванцар хайрцаг, ойролцоогоор 6 "x 5" x 4 ")

• 0.5 "x 0.5" (2cm x 2cm) тунгалаг хуванцар дөрвөлжин

  Жишээлбэл хүнсний хуванцар савны тагнаас

• Velcro

Багаж хэрэгсэл

• Утас таслагч
• Нарийн хутга (жишээлбэл, яг хутга) ба огтлох дэвсгэр
• Гагнуурын төмөр (заавал биш)
• Халуун хайлмал хэрэгсэл (эсвэл бусад дамжуулагч бус цавуу-эпокси маш сайн ажилладаг боловч байнгын шинж чанартай байдаг)

Алхам 1: Эхлэхээсээ өмнө

Энэхүү төсөл нь та Raspberry Pi-ийг толгойгүй тохиргоонд бүрэн тохируулж эхэлж байна гэж үзэж байна. Үүнийг хэрхэн яаж хийх талаар эхлэгчдэд ээлтэй гарын авлага энд байна.

Энэ нь дараахь зүйлийн талаар мэдлэгтэй болоход тусална.

1. Raspberry Pi -тэй танилцах

   • Эхлэхэд хэрэгтэй гарын авлага энд байна!
   • Мөн тустай: Pi камерыг эхлүүлэх

2. Python кодыг унших, засварлах (танд програм бичих шаардлагагүй, зөвхөн засварлах хэрэгтэй)

   Raspberry Pi -ийн тусламжтайгаар Python -ийн танилцуулга

3. Fritzing утаснуудын схемийг унших

4. Талхны самбар ашиглах

   Талхны самбарыг хэрхэн ашиглах талаар

Таны хог хаягдал хаашаа явж байгааг олж мэдээрэй

АНУ -ын бүх хотууд (мөн би дэлхийн бөмбөрцөг гэж боддог) өөрийн гэсэн хог/дахин боловсруулах/бордоо/гэх мэт байдаг. цуглуулах систем. Энэ нь хог хаягдлыг үнэн зөв ангилагч болгохын тулд бидэнд 1) захиалгат ML загварыг бий болгох (бид үүнийг дараагийн алхамд тайлбарлах болно - код байхгүй!), 2) хогны хэсэг бүр хаашаа явж байгааг мэдэх шаардлагатай гэсэн үг юм.

Би загвараа сургахад ашиглаж байсан зүйл бүрийнхээ зөв хогийн савыг тэр бүр мэддэггүй байсан болохоор Seattle Utilities -ийн танилцуулгыг (Зураг 1), бас энэ "Хаашаа явах вэ?" Сиэтл хотын хайлтын хэрэгсэл! Хотынхоо хог цуглуулах хэрэгслийг хайж, вэбсайтыг нь судалж үзээд танай хотод ямар нөөц байгааг олж мэдээрэй.

Алхам 2: Lobe -д Custom ML загвар үүсгэх

Lobe бол машин сурах санаагаа амьдралд хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай бүх зүйлийг агуулсан, ашиглахад хялбар хэрэгсэл юм. Үүнийг хийхийг хүсч буй зүйлийнхээ жишээг харуулаарай, энэ нь автомат төхөөрөмж сурах загварыг автоматаар сургаж, хамгийн сүүлийн үеийн төхөөрөмж, аппликейшнд экспортлох боломжтой болно. Эхлэхийн тулд ямар ч туршлага шаардагддаггүй. Та өөрийн компьютер дээр үнэгүй сургах боломжтой!

Lobe -ийг хэрхэн ашиглах талаархи товч тоймыг энд оруулав

1. Lobe програмыг нээгээд шинэ төсөл үүсгээрэй.

2. Зураг авах эсвэл импортлох, тэдгээрийг зохих ангилалд оруулах. (Зураг 1) Төслийн програм хангамжийн хэсэгт эдгээр шошго хэрэгтэй болно.

Зургийг импортлох хоёр арга бий:

1. Компьютерийн вэбкамераас шууд эд зүйлсийн зураг авах, эсвэл

2. Компьютер дээрээ байгаа фолдеруудаас зургийг импортлох.

   Зургийн фолдерын нэрийг категорийн шошгоны нэр болгон ашиглах болно гэдгийг санаарай, энэ нь одоо байгаа шошготой таарч байгаа эсэхийг шалгаарай

Хажуугаар нь: Би хоёр аргыг хоёуланг нь ашиглав, учир нь танд илүү олон зураг байх тусам таны загвар илүү нарийвчлалтай болно.

3. Загварын нарийвчлалыг шалгахын тулд "Play" функцийг ашиглана уу. Загвар хаана байгаа, үнэн зөв биш эсэхийг тодорхойлохын тулд зай, гэрэлтүүлэг, гарны байрлал зэргийг өөрчлөх. Шаардлагатай бол илүү олон зураг нэмж оруулаарай. (Зураг 3 - 4)

4. Та бэлэн болмогц Lobe ML загвараа TensorFlow (TF) Lite форматаар экспортлоорой.

Зөвлөмж:

• Зураг импортлохын өмнө танд хэрэгтэй бүх категорийн жагсаалтыг гаргаж, тэдгээрийг хэрхэн тэмдэглэхийг хүсч байгаагаа бичнэ үү (жишээлбэл "хог", "дахин боловсруулах", "бордоо" гэх мэт).

  Тэмдэглэл: Өөрчлөх шаардлагатай кодын хэмжээг багасгахын тулд дээрх "Lobe Model Labels" зураг дээр үзүүлсэн ижил шошгыг ашиглана уу

• Зураг дээр өөр байж болох бусад зүйлсийн зургийг агуулсан "хог биш" ангиллыг оруулна уу (жишээ нь таны гар, гар, арын дэвсгэр гэх мэт).
• Боломжтой бол Pi Camera -аас зураг аваад Lobe руу импортлоорой. Энэ нь таны загварын нарийвчлалыг ихээхэн сайжруулах болно!
• Өөр зураг хэрэгтэй байна уу? Kaggle дээрх нээлттэй эх сурвалжийн өгөгдлийн багц, үүнд хог ангилах зургийн багцыг үзээрэй!
• Илүү их тусламж хэрэгтэй байна уу? Reddit дээрх Lobe хамтын нийгэмлэгтэй холбогдоорой!

Алхам 3: Үүнийг бүтээх: Техник хангамж

1. Pi Camera -г Pi -тэй болгоомжтой холбоно уу (нэмэлт мэдээлэл авахын тулд Pi Foundation -ийг эхлүүлэх гарын авлагад зочилно уу). (Зураг 1)

2. Утасны диаграмыг дагаж товчлуур ба LED -ийг Pi GPIO тээглүүртэй холбоно уу.

• Товчлуур: Товчлуурын нэг хөлийг GPIO зүү 2 -т холбоно. Нөгөө гарыг нь эсэргүүцэгчээр дамжуулан GPIO GND зүү рүү холбоно.
• Шар LED: Эерэг (урт) хөлийг GPIO зүү 17 -т холбоно уу. Нөгөө хөлийг эсэргүүцэгчээр дамжуулан GPIO GND зүү рүү холбоно уу.
• Цэнхэр LED: Эерэг хөлийг GPIO зүү 27 -тэй холбоно уу. Нөгөө хөлийг эсэргүүцэгчээр дамжуулан GPIO GND зүүгээр холбоно уу.
• Ногоон LED: Эерэг хөлийг GPIO зүү 22 -тэй холбоно уу. Нөгөө хөлийг эсэргүүцэгчээр дамжуулан GPIO GND зүүгээр холбоно.
• Улаан LED: Эерэг хөлийг GPIO зүү 23 -тэй холбоно уу. Нөгөө хөлийг эсэргүүцэгчээр дамжуулан GPIO GND зүү рүү холбоно уу.
• Цагаан LED: Эерэг хөлийг GPIO зүү 24 -тэй холбоно уу. Нөгөө хөлийг эсэргүүцэгчээр дамжуулан GPIO GND зүүгээр холбоно уу.

3. Аливаа холболтыг гагнах эсвэл байнгын болгохын өмнө талх самбар дээр хэлхээгээ туршиж үзээд програмыг ажиллуулахыг зөвлөж байна. Үүнийг хийхийн тулд бид програм хангамжийн програмаа бичиж, байршуулах шаардлагатай тул дараагийн алхам руу орцгооё!

Алхам 4: Кодлох: Програм хангамж

1. Компьютер дээрээ WinSCP -ийг нээгээд Pi -тэйгээ холбогдоно уу. Pi -ийн гэрийн лавлах санд Lobe фолдер үүсгэж, энэ санд загвар хавтас үүсгэнэ үү.

2. Үүссэн Lobe TF фолдерын агуулгыг Pi руу чирнэ үү. Файлын замыг тэмдэглэнэ үү:/home/pi/Lobe/model

3. Pi дээр терминал нээгээд дараах bash тушаалуудыг ажиллуулснаар Python3-ийн lobe-python номын санг татаж аваарай.

pip3 суулгах

pip3 дэлбээ суулгах

4. Хогийн сав ангилагчийн кодыг (rpi_trash_classifier.py) Pi дээр татаж аваарай (Зураг 1 -д үзүүлсэн шиг "Код" товчийг дарна уу).

• Хуулах/буулгахыг илүүд үздэг үү? Түүхий кодыг эндээс авна уу.
• Компьютер дээрээ татаж авахыг илүүд үзэж байна уу? Репо/кодыг компьютер дээрээ татаж аваад дараа нь Python кодыг WinSCP (эсвэл таны хүссэн алсын файл дамжуулах програм) ашиглан Pi руу шилжүүлээрэй.

5. Тоног төхөөрөмжийг Pi -ийн GPIO тээглүүрт холбосны дараа жишээ кодыг уншиж, шаардлагатай бол файлын замыг шинэчилнэ үү.

• 29 -р мөр: Lobe TF загварт хүрэх зам
• 47 ба 83 -р мөрүүд: Pi Camera -ээр дамжуулан авсан зургуудын зам

6. Шаардлагатай бол код дээрх загварын шошгыг өөрийн Lobe загварын шошготой яг таарч байхаар шинэчилнэ үү (том үсэг, цэг таслал гэх мэт):

• 57 -р мөр: "хог"
• 60 -р мөр: "дахин боловсруулах"
• 63 -р мөр: "бордоо"
• 66 -р мөр: "аюултай хог хаягдлын байгууламж"
• 69 -р мөр: "хог биш!"

7. Програмыг терминалын цонхонд Python3 ашиглан ажиллуулна уу.

python3 rpi_trash_classifier.py

Алхам 5: Үүнийг турших: Хөтөлбөрийг ажиллуулна уу

Хөтөлбөрийн тойм

Та програмыг анх ажиллуулахдаа TensorFlow номын сан болон Lobe ML загварыг ачаалахад хэсэг хугацаа шаардагдана. Хөтөлбөр нь зураг авахад бэлэн болсон үед статусын гэрэл (цагаан LED) импульс өгөх болно.

Та зураг авсны дараа програм нь зургийг Lobe ML загвартай харьцуулж, таамаглалыг гаргана (мөр 83). Гаралт нь аль гэрлийг асаахыг тодорхойлдог: шар (хог), цэнхэр (дахин боловсруулах), ногоон (бордоо) эсвэл улаан (аюултай хог хаягдал).

Хэрэв заагч LED -ийн аль нь ч асахгүй, статусын LED нь импульсийн горимд буцаж ирвэл энэ нь авсан зураг нь "хогийн сав биш" гэсэн үг юм, өөрөөр хэлбэл зургийг дахин аваарай!

Зураг авах

Зураг авахын тулд товчлуурыг дарна уу. Хэвлэлийг бүртгүүлэхийн тулд та товчлуурыг дор хаяж 1 секундын турш барих шаардлагатай байж магадгүйг анхаарна уу. Туршилтын зарим зургийг аваад дараа нь ширээний компьютер дээр нээж камерын хүрээ, хүрээг илүү сайн ойлгохыг зөвлөж байна.

Хэрэглэгчид объектыг байрлуулах, камерын гэрлийн түвшинг тохируулах боломжийг олгохын тулд зургийг бүрэн авахын тулд ойролцоогоор 5 секунд зарцуулдаг. Та эдгээр тохиргоог кодоор өөрчилж болно (35 ба 41 -р мөрүүд), гэхдээ Pi Foundation нь гэрлийн түвшинг тохируулахын тулд хамгийн багадаа 2 секундын турш зөвлөж байгааг санаарай.

Алдааг олж засварлах

Хамгийн том бэрхшээл бол авсан зураг нь бидний хүлээж буй зүйл болохыг баталгаажуулах явдал юм, тиймээс зураг үзэх, хүлээгдэж буй үр дүнг заагч LED гаралттай харьцуулахын тулд хэсэг хугацаа зарцуулаарай. Шаардлагатай бол та Lobe ML загварт зураг оруулах замаар шууд дүгнэлт хийж, харьцуулалтыг хурдан хийж болно.

Анхаарах хэдэн зүйл:

• TensorFlow номын сан нь зарим анхааруулах мессежийг хаях болно.
• Урьдчилан таамаглах шошго нь том үсэг, цэг таслал, интервал зэргийг багтаасан led_select () функц дээр бичигдсэнтэй яг ижил байх ёстой. Хэрэв танд өөр Lobe загвар байгаа бол эдгээрийг заавал өөрчлөх хэрэгтэй.
• Pi нь тогтмол цахилгаан хангамж шаарддаг. Pi -ийн цахилгаан гэрэл тод, хатуу улаан байх ёстой.
• Хэрэв хүлээгдэж буй үед нэг буюу хэд хэдэн LED асахгүй байгаа бол дараах тушаалыг ашиглан хүчээр асаагаарай.

red_led.on ()

Алхам 6: (Заавал биш) Үүнийг бүтээгээрэй: Цахилгаан хэлхээгээ дуусга

Одоо бид төслөө хүлээгдэж буй байдлаар ажиллуулахаар туршиж, шаардлагатай бол дибаг хийсний дараа бид хэлхээгээ гагнахад бэлэн боллоо!

Анхаарна уу: Хэрэв танд гагнуурын төмөр байхгүй бол та энэ алхамыг алгасаж болно. Өөр нэг хувилбар бол утсан холболтыг халуун цавуугаар бүрэх явдал юм (энэ сонголт нь зүйлийг дараа нь засах/нэмэх/ашиглах боломжийг олгодог боловч эвдрэх магадлал өндөр байдаг), эсвэл эпокси эсвэл үүнтэй төстэй байнгын цавуу хэрэглэх (энэ сонголт нь илүү бат бөх байх болно). гэхдээ үүнийг хийсний дараа та хэлхээг ашиглах эсвэл Pi ашиглах боломжгүй болно)

Миний дизайны сонголтуудын талаархи хурдан тайлбар (Зураг 1):

• Би LED болон Pi GPIO -ийн эмэгтэй холбогч утаснуудыг сонгосон, учир нь энэ нь LED -ийг арилгаж, өнгийг солих эсвэл шаардлагатай бол хөдөлгөж болно. Хэрэв та холболтыг байнгын болгохыг хүсвэл эдгээрийг алгасаж болно.
• Үүнтэй адилаар би товчлуурын товчлуурт JST холбогчийг сонгосон.

Барилга руу урагшаа

1. Эмэгтэй холбогч утас бүрийг дундуур нь хайчилж ав (тийм ээ, бүгдээрээ!). Утас хуулагч ашиглан утас тусгаарлагчийн 1/4 (1/2 см) орчим хэсгийг зайлуулна.

2. LED тус бүрийн хувьд 220 Ω эсэргүүцлийг сөрөг (богино) хөл рүү гагнана. (Зураг 2)

3. Дулаан агшуулах хоолойн 1 см (2 см) орчим жижиг хэсгийг хайчилж, LED ба резисторын уулзвар дээр дарна уу. Нөгөө эсэргүүцэл хөл нь хүртээмжтэй байгаа эсэхийг шалгаад, бэхэлгээний хоолойг бэхлэх хүртэл халаана. (Зураг 3))

4. LED тус бүрийг эмэгтэй холбогч утас руу оруулна уу. (Зураг 4)

5. Холбогч утаснуудыг (жишээлбэл, соронзон хальсны хамт), дараа нь гагнуурын холболтын утсыг хэвлэмэл хэлхээний самбар дээр (ПХБ) холбоно уу. (Зураг 5)

6. Дараа нь (таслагдсан) эмэгтэй холбогч утсыг ашиглан LED тус бүрийг өөрийн GP GPIO зүү рүү холбоно уу. Нүцгэн металл нь эерэг LED хөлтэй ПХБ -ээр холбогддог тул холбогч утсыг гагнах, шошго хийх. (Зураг 5)

Тэмдэглэл: Энэ утсыг хаана гагнах нь таны ПХБ -ийн байршлаас хамаарна. Та мөн энэ утсыг эерэг LED холбогч утсанд шууд гагнах боломжтой.

7. JST холбогчийн сөрөг (хар) үзүүрт 220 Ом эсэргүүцлийг гагнах. (Зураг 6)

8. JST холбогч ба резисторыг товчлуурт гагнах. (Зураг 6)

9. M-to-F холбогч утаснуудыг товчлуурын холбогч ба GPIO зүү хооронд холбоно уу (сануулга: хар бол GND).

10. Илүү найдвартай холболтыг хангахын тулд ПХБ -ийг халуун цавуу эсвэл эпокси хэлбэрээр түрхэнэ.

Анхаарна уу: хэрэв та эпокси ашиглахаар шийдсэн бол ирээдүйд Pi -ийн GPIO тээглүүрийг бусад төслүүдэд ашиглах боломжгүй байж магадгүй юм. Хэрэв та энэ талаар санаа зовж байгаа бол GPIO тууз кабелийг холбож, холбогч утсыг холбоно уу.

Алхам 7: (заавал биш) Үүнийг бүтээх: Кейс

Pi -д зориулж камер, товчлуур, LED -ийг байрлуулж, Pi -г хамгаалах болно. Картон хайрцгийн загварыг хурдан гаргахын тулд өөрийн хашаагаа хийх эсвэл доорх бүтээх зааврыг дагана уу!

1. Жижиг картон хайрцагны дээд талд товчлуур, статусын гэрэл, таних гэрэл, pi камерын цонхны байршлыг хайна уу (Зураг 1).

   Тэмдэглэл: Pi камерын цонх 3/4 "x 1/2" хэмжээтэй байх ёстой

2. Нарийн хутга ашиглан ул мөрийг хайчилж ав.

   Тэмдэглэл: Та явж байхдаа хэмжээг туршиж үзэхийг хүсч магадгүй юм (Зураг 1)

3. Нэмэлт: хэргийг будна уу! Би шүршигч будаг сонгосон:)
4. Pi Camera -ийн тэгш өнцөгт "цонхны" тагийг хайчилж ав (Зураг 4), хайрцагны дотор талд цавуу тавь

5. Эцэст нь Pi цахилгаан кабелийн үүрийг хайчилж ав.

   Пи цахилгаан кабелийн үүрэнд хамгийн тохиромжтой газрыг олохын тулд бүх цахилгаан хэрэгслийг эхлээд суулгахыг зөвлөж байна

Алхам 8: Суулгаж, байршуулна уу

Ингээд л боллоо! Та төслөө суулгаж, байршуулахад бэлэн боллоо! Хогоо хогийн савныхаа дээгүүр байрлуулж, Pi -г залгаж, програмыг ажиллуулснаар бидний хог хаягдлыг хурдан, илүү найдвартай аргаар бууруулах боломжтой болно. Заа!

Цаашид

• Lobe Reddit нийгэмлэгээр дамжуулан өөрийн төсөл, санаагаа бусад хүмүүстэй хуваалцаарай!
• Lobe Python GitHub репо -г үзээд Python -ийг илүү олон төрлийн Lobe төслүүдийг хэрхэн ашиглах талаар ерөнхий тоймыг үзнэ үү.
• Асуулт эсвэл төслийн хүсэлт? Энэ төслийн талаар сэтгэгдлээ үлдээгээрэй эсвэл бидэнд шууд хандаарай: [email protected]