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使用onnxruntime-web 运行yolov8-nano推理

14 人参与  2024年11月13日 18:01  分类 : 《关注互联网》  评论

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ONNX(Open Neural Network Exchange)模型具有以下两个特点促成了我们可以使用onnxruntime-web 直接在web端上运行推理模型,为了让这个推理更直观,我选择了试验下yolov8 识别预览图片:

1. 跨平台兼容性

ONNX 是一种开放的格式,可以在不同的深度学习框架之间共享模型,如 PyTorch、TensorFlow、MXNet 和 Caffe2。这使得用户可以在一个框架中训练模型,然后在另一个框架中进行推理。

2. 模型标准化

ONNX 提供了一种标准化的模型表示,定义了操作符、数据类型和模型结构。这种标准化使得不同工具和库可以一致地理解和处理模型。

3. 高效性

ONNX 模型在推理时通常能够实现更高的效率,特别是在使用 ONNX Runtime 时。ONNX Runtime 是一个高性能的推理引擎,支持多种硬件加速(如 GPU、TPU 等)。

YOLOv8n 是 YOLOv8 系列中的 "nano" 版本,通常是指模型较小,参数较少,计算需求低。适合在资源受限的环境中使用,如移动设备和嵌入式系统。

首先需要下载这两个模型

yolov8n.onnx

nms-yolov8.onnx

https://huggingface.co/SpotLab/YOLOv8Detection/blob/3005c6751fb19cdeb6b10c066185908faf66a097/yolov8n.onnx

关于这两个模型可以多说两句,YOLOv8 和非极大值抑制(NMS)是目标检测任务中的两个关键组成部分。它们一起工作,以实现高效且精确的目标检测。以下是它们如何协同工作的详细说明:

1. YOLOv8 的工作原理

目标检测:YOLOv8 模型接收输入图像,并通过其深度神经网络对图像进行处理,生成多个候选边界框和相应的置信度分数。这些边界框用于定位检测到的对象。多类别检测:模型还能为每个边界框预测对象的类别,通常是通过 softmax 函数生成类别概率。

2. NMS 的作用

去除冗余检测:由于模型可能会为同一对象生成多个重叠的边界框,NMS 被用来过滤这些冗余的框。NMS 通过以下步骤工作: 排序:根据置信度分数对所有预测框进行排序,选择置信度最高的框作为参考框。计算重叠:计算参考框与其他框之间的交并比(IoU)。阈值过滤:如果其他框与参考框的 IoU 超过设定的阈值,则认为这些框是冗余的,并将其移除。重复处理:对剩余框重复上述过程,直到所有框都被处理完。

3. 工作流程

输入图像:将图像输入到 YOLOv8 模型。生成候选框:模型输出多个候选边界框和相应的置信度分数。应用 NMS: 将所有候选框传递给 NMS。NMS 处理并返回最终的边界框和类别标签,去除了冗余框,确保每个对象只保留一个最优框

使用python 代码进行检测的时候是这样用的

# 假设 model 是 YOLOv8 模型,image 是输入图像boxes, scores, class_ids = model.predict(image)# 应用 NMSfinal_boxes, final_scores, final_class_ids = nms(boxes, scores, threshold)# 结果可视化for box, score, class_id in zip(final_boxes, final_scores, final_class_ids):    draw_box(image, box, score, class_id)

在web项目里使用onnxruntime-web 要简单些

import React, { useState, useRef } from "react";import cv from "@techstark/opencv-js";import { Tensor, InferenceSession } from "onnxruntime-web";import Loader from "./components/loader";import { detectImage } from "./utils/detect";import { download } from "./utils/download";import "./style/App.css";const App = () => {  const [session, setSession] = useState(null);  const [loading, setLoading] = useState({ text: "Loading OpenCV.js", progress: null });  const [image, setImage] = useState(null);  const inputImage = useRef(null);  const imageRef = useRef(null);  const canvasRef = useRef(null);  // Configs  const modelName = "yolov8n.onnx";  const modelInputShape = [1, 3, 640, 640];  const topk = 100;  const iouThreshold = 0.45;  const scoreThreshold = 0.25;  // wait until opencv.js initialized  cv["onRuntimeInitialized"] = async () => {    const baseModelURL = `${process.env.PUBLIC_URL}/model`;    // create session    const url =`${baseModelURL}/${modelName}`    console.log(`url:${url}`)    const arrBufNet = await download(      url, // url      ["加载 YOLOv8", setLoading] // logger    );    const yolov8 = await InferenceSession.create(arrBufNet);    const arrBufNMS = await download(      `${baseModelURL}/nms-yolov8.onnx`, // url      ["加载 NMS model", setLoading] // logger    );    const nms = await InferenceSession.create(arrBufNMS);    // warmup main model    setLoading({ text: "model 预热...", progress: null });    const tensor = new Tensor(      "float32",      new Float32Array(modelInputShape.reduce((a, b) => a * b)),      modelInputShape    );    await yolov8.run({ images: tensor });    setSession({ net: yolov8, nms: nms });    setLoading(null);  };  return (    <div className="App">      {loading && (        <Loader>          {loading.progress ? `${loading.text} - ${loading.progress}%` : loading.text}        </Loader>      )}      <div className="header">        <h1>onnxruntime-web 测试</h1>      </div>      <div className="content">        <img          ref={imageRef}          src="#"          alt=""          style={{ display: image ? "block" : "none" }}          onLoad={() => {            detectImage(              imageRef.current,              canvasRef.current,              session,              topk,              iouThreshold,              scoreThreshold,              modelInputShape            );          }}        />        <canvas          id="canvas"          width={modelInputShape[2]}          height={modelInputShape[3]}          ref={canvasRef}        />      </div>      <input        type="file"        ref={inputImage}        accept="image/*"        style={{ display: "none" }}        onChange={(e) => {          // handle next image to detect          if (image) {            URL.revokeObjectURL(image);            setImage(null);          }          const url = URL.createObjectURL(e.target.files[0]); // create image url          imageRef.current.src = url; // set image source          setImage(url);        }}      />      <div className="btn-container">        <button          onClick={() => {            inputImage.current.click();          }}        >          打开图片        </button>        {image && (          /* show close btn when there is image */          <button            onClick={() => {              inputImage.current.value = "";              imageRef.current.src = "#";              URL.revokeObjectURL(image);              setImage(null);            }}          >            关闭图片          </button>        )}      </div>    </div>  );};export default App;
session 用于存储模型的推理会话。loading 用于管理加载状态和进度。image 存储用户选择的图像。inputImageimageRefcanvasRef 是对 DOM 元素的引用。

上面加载的顺序是 在 OpenCV.js 加载完成后,异步加载 YOLOv8 和 NMS 模型。使用 download 函数从指定 URL 下载模型,并创建推理会话。模型有个预热的过程

创建一个形状为 const modelInputShape = [1, 3, 640, 640]  的空张量,并运行一次模型以进行预热,确保模型准备就绪。

页面使用 <canvas> 元素来绘制检测结果。

运行测试下效果

web使用onnx这个事给我很多启发,之前训练的一些模型完全可以在前端就实现推理


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