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OpenVINO™2023.0实战 | 在 LabVIEW 中部署 YOLOv8 目标检测模型

labview yolov8

文章来源于英特尔物联网,作者英特尔物联网行业创新大使 王立奇


1.1

什么是 LabVIEW

LabVIEW 是测试测量与自动化行业常用的图形化开发环境,其优点有:

学习容易入门快,开发计算机视觉应用程序简单方便;

自带机器视觉函数库(Vision Development 模块),并提供支持 GigE、USB3 Vision 等标准总线的第三方相机的图像采集驱动程序(NI-IMAQdx),和 OpenCV 接口工具包(NIVision OpenCV Utilities),完全满足 AI 机器视觉应用程序的开发要求。

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LabVIEW 详细介绍,请参考:

https://www.ni.com/zh-cn/shop/labview.html

使用 LabVIEW 调用 OpenVINO™ IR 模型,可以快速完成深度学习项目开发与交付

1.2 

准备开发环境

要完成在 LabVIEW 中调用 OpenVINO™ 格式的 YOLOv8 模型,需要安装:

  1. LabVIEW,Vision Development 模块和 NI-IMAQdx

  2. OpenVINO™ 2023.0

  3. Visual Studio 2022 Community

  4. Ultralytics YOLOv8

1.2.1

安装 LabVIEW

请从下方地址下载 LabVIEW 安装文件:

https://www.ni.com/zh-cn/support/downloads/software-products/download.labview.html

*需要注意的是:请选择 LabVIEW 64 位版本,并勾选 Vision Development 模块和 NI-IMAQdx。

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 1.2.2  

安装 OpenVINO™

OpenVINO™分为 OpenVINO™ 运行库(OpenVINO™ Runtime)和 OpenVINO™开发工具集(OpenVINO™ Development Tools)。

OpenVINO™ 运行库:一个提供 C/C++/Python API 的 C++ 函数库。

OpenVINO™ 开发工具集:一套包含模型优化器(Model Optimizer)、基准测试工具(Benchmark Tool)、训练后优化工具(Post-Training Optimization Tool)、模型下载器(Model Downloader)等工具的开发工具集。

请先用命令:

pip install openvino-dev

安装 OpenVINO™ 开发工具集。该命令在安装 OpenVINO™ 开发工具集时,会同时将提供 Python API 的 OpenVINO™ 运行库作为依赖项进行安装。

然后从 OpenVINO™ 官网:

https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/tools/openvino-toolkit/overview.html

下载并解压 Windows 版的 OpenVINO™ 运行库,如下图所示:

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本文将 OpenVINO™ 运行库压缩包解压到了 C:\Program Files (x86)\Intel\openvino,如下图所示:

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1.2.3

安装 Visual Studio 2022 Community

安装 Visual Studio 2022 Community 详细步骤请参考《在Windows中基于Visual Studio配置OpenVINO C++开发环境》

 1.2.4  

安装 Ultralytics 并导出 YOLOv8 模型

YOLOv8 是 Ultralytics 公司基于 YOLO 框架,发布的一款面向物体检测与跟踪、实例分割、图像分类和姿态估计任务的 SOTA(State-Of-The-Art)模型工具套件。

首先,使用命令,完成 ultralytics 软件包安装。

pip install ultralytics

然后,使用命令:

yolo export model=yolov8n.pt format=openvino half=True

导出 YOLOv8n OpenVINO™ 格式模型,如下图所示:

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1.3

为 LabVIEW 调用

编写 OpenVINO™ dll 封装函数

为了满足 LabVIEW 调用 C++ dll 函数的规则,需要编写 OpenVINO™ dll 封装函数。整个封装工作包括一个数据结构体和四个 API 函数:

  1. 结构体 lv_ov_engine:定义 OpenVINO™ 推理时需要传递的数据结构

  2.  create_ir():初始化 OpenVINO™ Core 对象并创建推理请求

  3.  infer():输入预处理后的图像数据,执行推理计算

  4. getResult():获得推理计算结果

  5. release():释放资源

 1.3.1  

定义结构体 lv_ov_engine

定义 OpenVINO™ 推理时需要传递的数据结构,如下所示:

  1. //定义OpenVINO推理时需要传递的数据结构
  2. typedef struct lv_ov_engine {
  3.    ov::Core ovCore;
  4.    ov::InferRequest infer_request;
  5. } OvEngineStruct;

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 1.3.2  

创建 create_ir() 函数

创建 create_ir() 函数,实现将 OpenVINO™ IR 模型载入指定的计算设备,并返回初始化好的推理请求,如下所示:

  1. //将OpenVINO IR模型载入指定的推理设备
  2. extern "C" __declspec(dllexport) OvEngineStruct * create_ir(char* xml_file, char* device_name)
  3. {
  4.    OvEngineStruct* p = new OvEngineStruct();
  5.    auto compiled_model = p->ovCore.compile_model(xml_file, device_name);
  6.    p->infer_request = compiled_model.create_infer_request();
  7.    return p;
  8. }

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1.3.3

创建 IE_Run 函数

创建 infer() 函数,输入预处理后的图像数据,执行推理计算,如下所示:

  1. //输入预处理后的图像数据,执行推理计算
  2. extern "C" __declspec(dllexport) void infer(OvEngineStruct * p, float* inputData)
  3. {
  4.    ov::Tensor input_tensor0 = p->infer_request.get_input_tensor(0);
  5.    auto data0 = input_tensor0.data<float>();
  6.    memcpy(data0, inputData, 1 * 3 * 640 * 640 * sizeof(float));
  7.    p->infer_request.infer();
  8. }

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 1.3.4  

创建 getResult() 函数

创建 getResult() 函数,用于获取推理结果,如下所示:

  1. //获取推理后的结果(yolov8输出张量的大小为1*84*8400)
  2. extern "C" __declspec(dllexport) void getResult(OvEngineStruct * p, float* data)
  3. {
  4.    auto output = p->infer_request.get_output_tensor(0);
  5.    const float* f = output.data();
  6.    memcpy(data, f, sizeof(float) * 1 * 84 * 8400);
  7. }

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1.3.5

创建 release 函数

创建 release 函数,用于释放推理引擎资源,如下所示:

  1. //释放推理引擎
  2. extern "C" __declspec(dllexport) void release(OvEngineStruct * p)
  3. {
  4.    delete p;
  5. }

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完整代码请参考:openvino_vi_wrapper.cpp,在 Visual Studio 中将 openvino_vi_wrapper.cpp 编译为 dll,然后在 LabVIEW 中调用并封装为 4 个 VI,如下图所示:

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1.4

使用 LabVIEW OpenVINO™ VI

实现 YOLOv8 目标检测

请读者先克隆本文的源代码到本地:

git clone

 https://github.com/wangstoudamire/lv_yolov8_openvino

按照 README.md 文档安装相关工具包,然后运行 LabVIEW_OpenVINO_Demo.vi(运行之前请确保电脑已联网),运行结果如下图所示:

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1.5

结论 

基于 OpenVINO™,创建 LabVIEW 推理计算 VI,实现 AI 推理计算简单方便。结合 LabVIEW 图形化开发环境,可以快速开发 AI 应用程序。更多 AI 推理计算功能,可以参考 VIRobotics 的 LabVIEW AI 工具包:

https://www.virobotics.net

--END--

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