基于DPU-PYNQ来实现石头剪刀布的手势识别

简介

本案例主要基于DPU-PYNQ来实现一个常见的手势识别--石头剪刀布，目的是让大家了解如何使用DPU开发深度学习应用的整个流程。本案例分为三个部分：分别是PC模型训练、VitisAI模型编译、Edge模型部署三个部分。PC模型训练是通过tensorflow对数据集进行分析训练，得到需要的tf模型；VitisAI模型编译是通过vitis ai工具链，对tf模型进行量化、编译，转换成dpu可以运行的模型；Edge模型部署是在U96上调度使用编译好的模型。

Git仓库：https://github.com/linxiaobo110/rps_u96.git

在PC上训练NN模型

数据集

数据集使用的是谷歌发布的开源数据集：

https://www.tensorflow.org/datasets/catalog/rock_paper_scissors

训练环境说明

议在有显卡的环境下训练，本教程使用的python环境所需的库如下所示：

python 3.7

tensorflow 2.0

numpy

opencv

matplotlib

sklearn

在安装好的python环境下，使用spyder或者命令行运行train.py：

python train.py

正常运行时会有以下输出：

1、打印部分数据集图片（注意观察图片是否正常），以及各种标签的样本数量：

2、打印训练过程以及训练精度的变化

在Vitis AI里编译NN模型

把训练好的模型通过vitis AI编译后才可以在U96上运行。

1、把训练好的模型拷贝到DpuCarU96的vitisAI目录，同时需要把vitisAI/dataset_valid下的验证集换成用户自己的数据，至少50张图片。

2、启动vitis AI的docker，并把工程里的vitisAI目录拷贝到docker虚拟机里。

./docker_run.sh xilinx/vitis-ai

3、在vitisAI的dockder里，激活tensorflow的环境：

conda activate vitis-ai-tensorflow

4、在vitisAI的dockder里，运行权值固化、权值量化、模型编译等脚本可以得到以下输出：

编译完完的模型在./vitisAI/compile_results目录下，里面的.elf文件是下一阶段的教程所需要的。

在Utral96上调用NN模型

1、把仓库拷贝到U96的jupyter_notebook目录下，如果要使用用户的模型，请把里面的.elf文件换成vitisAI教程里生成的elf文件。

2、在U96的终端上，把elf模型编译程序共享库：

sudo ./1.compile.sh

3、在U96的终端上，查看IP地址：

sudo ifconfig

4、在用户PC上，打开浏览器，输入IP地址，即可进入jupyter Notebook。

5、在用户PC上，按照jupyterNotebook的提示逐步地运行程序，即可看到效果。

6、在用户PC上，使用USB摄像头的实时识别实验。USB摄像头需要连接在Ultral96上。