通过 ARM 计算使用 `codegen` 进行深度学习预测

此示例使用:

此示例说明如何使用 codegen 为在 ARM® 处理器上使用深度学习的徽标分类应用程序生成代码。徽标分类应用程序使用 dlnetwork 对象从图像中执行徽标识别。生成的代码利用 ARM Compute Library 进行计算机视觉和机器学习。

第三方前提条件

支持 NEON 扩展的 ARM 处理器
开源计算机视觉库 (OpenCV) v3.1
ARM Compute 和 OpenCV 库的环境变量

此示例使用的 ARM Compute Library 版本可能不是代码生成支持的最新版本。有关受支持的库版本和有关设置环境变量的信息，请参阅使用 MATLAB Coder 进行深度学习的前提条件 (MATLAB Coder)。

此示例在 Linux® 和 Windows® 平台上受支持，不受 MATLAB Online 支持。

获得预训练的 SeriesNetwork

下载经过预训练的 LogoNet 网络，并将其另存为 logonet.mat（如果它不存在的话）。该网络是在 MATLAB® 中开发的，其架构类似于 AlexNet 架构。该网络可以在各种光照条件和相机角度下识别 32 个徽标。

net = getLogonet();

将 SeriesNetwork 网络对象转换为 dlnetwork 对象，并将网络保存到 MAT 文件中。

dlconvnet = dag2dlnetwork(net);
save dlLogoNet.mat dlconvnet

该网络包含 22 个层，包括卷积层、全连接层和分类输出层。要查看网络架构，请使用 analyzeNetwork 函数。

analyzeNetwork(dlconvnet)

设置环境变量

在 ARM 目标硬件上，确保设置了 ARM_COMPUTELIB，并且 LD_LIBRARY_PATH 包含指向 ARM Compute Library 文件夹的路径。

logonet_predict 入口函数

logonet_predict.m 入口函数以图像作为输入，并使用保存在 dlLogoNet.mat 文件中的深度学习网络对图像执行预测。该函数将 dlLogoNet.mat 中的网络对象加载到持久变量 dlLogonet 中，并在后续的预测调用中重用该持久变量。dlarray 对象是在函数中创建的，函数的输入和输出属于原始数据类型。

type logonet_predict

function out = logonet_predict(in)
%#codegen

% Copyright 2017-2023 The MathWorks, Inc.

% A persistent object dlLogonet is used to load the network object. At the
% first call to this function, the persistent object is constructed and
% setup. When the function is called subsequent times, the same object is
% reused to call predict on inputs, thus avoiding reconstructing and
% reloading the network object.

dlIn = dlarray(in, 'SSC');

persistent dlLogonet;

if isempty(dlLogonet)
   
    dlLogonet = coder.loadDeepLearningNetwork('dlLogoNet.mat','dlLogonet');

end

dlOut = predict(dlLogonet, dlIn);

out = extractdata(dlOut);

end

生成 C++ 源代码

当您针对基于 ARM 的设备生成代码并且不使用硬件支持包时，请为库创建一个配置对象。不要为可执行程序创建配置对象。

为静态库创建一个配置对象。将目标语言设置为 C++ 并仅生成代码。

cfg = coder.config('lib');
cfg.TargetLang = 'C++';
cfg.GenCodeOnly = true;

创建一个 coder.ARMNEONConfig 对象。指定目标 ARM 处理器的库版本和架构。例如，假设目标板是具有 ARMv8 架构和 ARM Compute Library 20.02.1 版本的 HiKey/Rock960 板。

dlcfg = coder.DeepLearningConfig('arm-compute');
dlcfg.ArmComputeVersion = '20.02.1';
dlcfg.ArmArchitecture = 'armv8';

将深度学习配置对象连接到代码生成配置对象。使用 codegen 命令生成源代码。

cfg.DeepLearningConfig = dlcfg;
codegen -config cfg logonet_predict -args {ones(227, 227, 3, 'single')} -d arm_compute

Code generation successful.

代码在主机上当前工作文件夹的 arm_compute 文件夹中生成。

使用 `packNGo` 函数生成 Zip 文件

packNGo 函数将所有相关文件打包到一个压缩的 zip 文件中。

zipFileName = 'arm_compute.zip';
bInfo = load(fullfile('arm_compute','buildInfo.mat'));
packNGo(bInfo.buildInfo, {'fileName', zipFileName,'minimalHeaders', false, 'ignoreFileMissing',true});

将生成的 Zip 文件复制到目标硬件

复制 Zip 文件并提取到一个文件夹中。从目标硬件中删除 Zip 文件。

在以下命令中，进行以下替换：

将 password 替换为您的密码
将 username 替换为您的用户名
将 targetname 替换为您设备的名称
将 targetloc 替换为文件的目标文件夹

运行以下命令从 Linux 中复制并提取 zip 文件。

if isunix, system(['sshpass -p password scp -r '  fullfile(pwd,zipFileName) ' username@targetname:targetloc/']), end
if isunix, system('sshpass -p password ssh username@targetname "if [ -d targetloc/arm_compute ]; then rm -rf targetloc/arm_compute; fi"'), end
if isunix, system(['sshpass -p password ssh username@targetname "unzip targetloc/' zipFileName ' -d targetloc/arm_compute"']), end
if isunix, system(['sshpass -p password ssh username@targetname "rm -rf  targetloc' zipFileName '"']), end

运行以下命令从 Windows 中复制并提取 zip 文件。

if ispc, system(['pscp.exe -pw password -r '  fullfile(pwd,zipFileName) ' username@targetname:targetloc/']), end
if ispc, system('plink.exe -l username -pw password targetname "if [ -d targetloc/arm_compute ]; then rm -rf targetloc/arm_compute; fi"'), end
if ispc, system(['plink.exe -l username -pw password targetname "unzip targetloc/' zipFileName ' -d targetloc/arm_compute"']), end
if ispc, system(['plink.exe -l username -pw password targetname "rm -rf  targetloc' zipFileName '"']), end

将示例文件复制到目标硬件

将下列支持文件从主机复制到目标硬件：

输入图像，coderdemo_google.png
用于生成库的联编文件，logonet_predict_rtw.mk
用于编译可执行程序的联编文件，makefile_arm_logo.mk
Synset 字典，synsetWordsLogoDet.txt

在以下命令中，进行以下替换：

将 password 替换为您的密码
将 username 替换为您的用户名
将 targetname 替换为您设备的名称
将 targetloc 替换为文件的目标文件夹

从 Linux 运行时，执行以下步骤以复制所有必需的文件

if isunix, system('sshpass -p password scp logonet_predict_rtw.mk username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if isunix, system('sshpass -p password scp coderdemo_google.png username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if isunix, system('sshpass -p password scp makefile_arm_logo.mk username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if isunix, system('sshpass -p password scp synsetWordsLogoDet.txt username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end

从 Windows 运行时，执行以下步骤以复制所有必需的文件

if ispc, system('pscp.exe -pw password logonet_predict_rtw.mk username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if ispc, system('pscp.exe -pw password coderdemo_google.png username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if ispc, system('pscp.exe -pw password makefile_arm_logo.mk username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if ispc, system('pscp.exe -pw password synsetWordsLogoDet.txt username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end

在目标硬件上编译库

要在目标硬件上编译库，请在 ARM 硬件上执行生成的联编文件。

确保您在目标硬件上设置环境变量 ARM_COMPUTELIB 和 LD_LIBRARY_PATH。在联编文件中使用 ARM_ARCH 变量来基于 Arm 架构传递编译器标志。在联编文件中使用 ARM_VER 变量来基于 Arm Compute 版本编译代码。按照与上一节中类似的步骤替换下列命令中的硬件凭据和路径。

执行以下步骤从 Linux 编译库。

if isunix, system('sshpass -p password scp main_arm_logo.cpp username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if isunix, system(['sshpass -p password ssh username@targetname "make -C targetloc/arm_compute/ -f logonet_predict_rtw.mk ARM_ARCH=' dlcfg.ArmArchitecture ' ARM_VER=' dlcfg.ArmComputeVersion ' "']), end

执行以下步骤从 Windows 编译库。

if ispc, system('pscp.exe -pw password main_arm_logo.cpp username@targetname:targetloc/arm_compute/'), end
if ispc, system(['plink.exe -l username -pw password targetname "make -C targetloc/arm_compute/ -f logonet_predict_rtw.mk ARM_ARCH=' dlcfg.ArmArchitecture ' ARM_VER=' dlcfg.ArmComputeVersion ' "']), end

从目标硬件上的库中创建可执行文件

用源主包装文件编译库来创建可执行文件。main_arm_logo.cpp 是调用 logonet_predict 函数的 C++ 主包装文件。

运行以下命令以从 Linux 创建可执行文件。

if isunix, system('sshpass -p password ssh username@targetname "make -C targetloc/arm_compute/ -f makefile_arm_logo.mk targetDirName=targetloc/arm_compute"'), end

运行以下命令以从 Windows 创建可执行文件。

if ispc, system('plink.exe -l username -pw password targetname "make -C targetloc/arm_compute/ -f makefile_arm_logo.mk targetDirName=targetloc/arm_compute"'), end

在目标硬件上运行可执行文件

使用以下命令从 Linux 运行可执行文件。

if isunix, system('sshpass -p password ssh username@targetname "cd targetloc/arm_compute/; ./logonet coderdemo_google.png"'), end

使用以下命令从 Windows 运行可执行文件。

if ispc, system('plink.exe -l username -pw password targetname "cd targetloc/arm_compute/; ./logonet coderdemo_google.png"'), end

Top 5 Predictions:
-----------------------------
99.992% google
0.003% corona
0.003% singha
0.001% esso
0.000% fedex

通过 ARM 计算使用 codegen 进行深度学习预测