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使用Home Assistant進行TensorFlow對象檢測

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資料介紹

描述

介紹

警告：目前 Home Assistant 中的 Tensorflow 集成存在問題，這是由于在多個平臺上支持 Tensorflow 的復雜性而出現的。除非您對調試安裝問題非常有信心，否則我不建議您嘗試遵循本指南。另請注意，Hassbian 不再由 Home Assistant 維護。

TensorFlow是一種流行的開源機器學習框架，可用于圖像處理中的廣泛應用，特別是用于對象檢測。家庭自動化項目中有許多對象檢測應用，例如在攝像頭輸入中定位車輛或寵物等對象，然后根據這些對象的存在執行操作（使用自動化）。Home-Assistant是一個流行的開源 Python 3 家庭自動化平臺，可以在 Raspberry Pi 上運行。TensorFlow 對象檢測在一些設置后可在 Home-Assistant 中使用，允許人們在他們的家庭自動化項目中開始使用對象檢測，而無需大驚小怪。Home-Assistant 文檔提供了開始使用 TensorFlow的說明對象檢測，但所描述的過程比典型的家庭助手組件要復雜一些。如文檔所述，此組件需要下載文件，在您的計算機上編譯，并添加到 Home Assistant 配置目錄。我在 GitHub 上托管了一些代碼來簡化設置過程，本指南將介紹熟悉的 Raspberry Pi 硬件上的簡化設置過程。

家庭助理設置

我在 Raspberry Pi 4 上使用 Home-Assistant 0.98 版的 Hassbian 部署，但請注意，其他 Home-Assistant 部署的步驟應該相同（警告，Hassio 還不允許安裝 TensorFlow，所以不要嘗試它）。關于硬件的說明，TensorFlow 模型需要大約 1 GB 的 RAM，因此雖然可以在 RPI3 上運行，但體驗太差了，我什至不建議嘗試。作為最低要求，我推薦具有 > 2GB RAM 的 RPI4。

有關設置的更多信息，請參閱Hassbian 文檔，但基本過程是：

將 Hassbian 磁盤映像閃存到 SD 卡（我使用Etcher ）
將您的 Wifi 憑據添加到 SD 卡上的文本文件中
將 SD 卡插入您的 Pi
插入鍵盤并顯示到 Pi 以監控安裝過程

您可以通過連接到 Pi 的鍵盤來完成整個 TensorFlow 設置，但我建議通過 Hassbian 腳本安裝Cloud9 Web IDE。此 IDE 允許您從網絡上的任何計算機通過 Home-Assistant 前端執行 TensorFlow 設置過程。按照此處的說明安裝 Cloud9 ，然后導航到http://hassbian.local:8181您現在可以使用面板 iframe在 Home-Assistant GUI 上顯示 Cloud9 IDE ，通過添加到 Home-Assistant configuration.yaml文件進行配置（通過 Cloud9 IDE 編輯）：

panel_iframe:    
cloud9:    
  title: cloud9    
  icon: mdi:wrench    
  url: http://hassbian.local:8181/ide.html

編輯文件后，最好使用配置驗證工具。要使用它，從側面板，配置 -> 常規 -> 檢查配置（在配置驗證下））。

圖 1. 顯示 OK 配置的配置驗證工具。

如果您從配置檢查工具中獲得確定，則需要重新啟動 Home-Assistant 以使更改生效（從側面板配置 -> 常規 -> 重新啟動（在服務器管理下））。重新啟動時，您應該看到以下內容：

圖 2. 通過 Panel iframe 在 HA 前端查看的 Cloud9 IDE 插件。

TensorFlow 設置

確保您正在運行 Home-Assistant 的最新版本。我建議您閱讀TensorFlow 組件文檔以了解設置過程，但在本指南中，我們跳過了幾個步驟，因為我在 GitHub 上提供了所需的代碼。

第 1 步：安裝 TensorFlow。我們需要 TensorFlow 可用于 Home-Assistant。從 Cloud9 IDE 中的命令行：

sudo apt-get install libatlas-base-dev libopenjp2-7 libtiff5
從 Pi 切換到 homeassistant 用戶 ->sudo -u homeassistant -H -s
激活homeassistant python環境->cd /srv/homeassistant/然后source bin/activate
從 pypi -> 安裝 tensorflow pip3 install tensorflow==1.13.2（檢查當前版本要求）

第 2 步：從我的 GitHub 獲取 TensorFlow 需要的文件。在任何計算機上，導航到：https ://github.com/robmarkcole/tensorflow_files_for_home_assistant_component并下載 ZIP 文件或克隆存儲庫。使用 Cloud9 IDE 將tensorflow/object_detection存儲庫中的文件夾復制到 Home-Assistant 的配置文件夾中。生成的文件夾結構如圖 2 所示。

第 3 步：為目標檢測選擇合適的模型。我給這個步驟一個單獨的部分。

型號選擇

TensorFlow“模型”是具有擴展名的二進制文件，.pb其中包含 TensorFlow 將用于執行對象檢測的神經網絡的權重。這是您無需擔心的細節，但需要的是選擇合適的模型并將其放置在配置目錄中。正如組件文檔所建議的那樣，互聯網上有一系列可用的模型，或者您甚至可以創建自己的模型。一般來說，模型的準確性和速度之間需要權衡取舍。由于 Raspberry Pi 的 CPU 和 RAM 有限，我們應該選擇輕量級的型號，例如為手機設計的型號。TensorFlow 模型動物園提供可下載模型的列表，因此請導航至動物園自述文件并選擇模型。在這里，我們將遵循文檔建議并選擇ssd_mobilenet_v2_coco模型。從命令行，并注意到我們仍在使用homeassistant用戶配置文件：

TENSORFLOW_DIR="/home/homeassistant/c9workspace/homeassistant/tensorflow"    
cd $TENSORFLOW_DIR    
curl -OL http://download.tensorflow.org/models/object_detection/ssd_mobilenet_v2_coco_2018_03_29.tar.gz    
tar -xzvf ssd_mobilenet_v2_coco_2018_03_29.tar.gz

請注意，我們設置環境變量TENSORFLOW_DIR以確保將下載的文件放在本文中配置說明所需的位置。現在我們有一個可用的模型文件，我們可以配置 TensorFlow 組件。

TensorFlow 組件配置

您將需要一個相機源來提供圖像。我只是設置了一個local_file 相機，但您可以使用任何相機源。請注意您的相機的 entity_id（我的是camera.local_file）并將以下內容添加到您的 configuration.yaml 文件中：

image_processing:    
 - platform: tensorflow    
   scan_interval: 20000    
   source:    
     - entity_id: camera.local_file    
   model:    
     graph: /home/homeassistant/c9workspace/homeassistant/tensorflow/ssd_mobilenet_v2_coco_2018_03_29/frozen_inference_graph.pb

再次檢查您的配置更改是否有效并重新啟動 Home-Assistant。

TensorFlow 組件使用

現在是有趣的部分，使用 TensorFlow 組件！請注意，在重新啟動時 Home-Assistant 將在其日志中發出有關未安裝 OpenCV 的警告，您可以忽略此，因為 TensorFlow 可以改用 Pillow。另請注意，我們進行了配置scan_interval: 20000，這意味著 TensorFlow 圖像處理不會自動執行（默認每 10 秒一次），而是僅在我們通過調用scan服務觸發它時執行，您可以從 Home-Assistant 前端的服務開發人員工具中執行此操作. 下圖向您展示了 TensorFlow 組件如何顯示其結果：

執行掃描后