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YOLOv5 是由 Ultralytics 团队于 2020 年 6 月 9 日发布的一款先进且高效的目标检测框架，是 YOLO 系列模型中的一个重要版本，在计算机视觉领域有着广泛应用。以下是关于 YOLOv5 的详细介绍：特点速度快精度高：采用了一系列优化措施，如自动混合精度（amp）、数据增强、模型压缩和量化等，在保证精度的同时大幅提升了推理速度，能够实现实时检测，其在 COCO 数据集上的 mAP 保持了较高水平.模块化设计：支持多种输入尺寸，用户可根据需求调整。模型架构设计灵活、可扩展性强，方便用户自定义以适应特定任务，如不同的目标类别、场景等.易用性强：作为一个 Python 库，安装和使用都非常简单，只需少量代码就能完成训练和推断过程，官方 GitHub 页面有详尽文档、示例及预训练模型供用户免费下载.支持多种部署方式：包括 PyTorch Hub、ONNX、CoreML 等，可在不同平台和设备上无缝运行，如在 CPU、GPU 等设备上均能良好部署，从边缘设备到云端服务器都能发挥作用

本篇将简单介绍下使用Toolkit Lite2使用流程和板卡上部署yolov5

1、从瑞芯微官网下载安装包：https://github.com/airockchip/rknn-toolkit2，下载好后上传给开发板

2、解压后进入该目录，并创建conda虚拟环境为python12的环境。

3、配置pip国内源：

pip3 config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

4、安装依赖包：pip3 install -r arm64_requirements_cp312.txt

5、安装rknn_toolkit2：

pip3 install rknn_toolkit2-2.3.0-cp312-cp312-manylinux_2_17_aarch64.manylinux2014_aarch64.whl

6、安装结束后进入example目录编写测试文件：

import os
import urllib
import traceback
import time
import sys
import numpy as np
import cv2
from rknn.api import RKNN

# Model from https://github.com/airockchip/rknn_model_zoo
ONNX_MODEL = 'yolov5s_relu.onnx'
RKNN_MODEL = 'yolov5s_relu.rknn'
IMG_PATH = './bus.jpg'
DATASET = './dataset.txt'

QUANTIZE_ON = True

OBJ_THRESH = 0.25
NMS_THRESH = 0.45
IMG_SIZE = 640

CLASSES = ("person", "bicycle", "car", "motorbike ", "aeroplane ", "bus ", "train", "truck ", "boat", "traffic light",
           "fire hydrant", "stop sign ", "parking meter", "bench", "bird", "cat", "dog ", "horse ", "sheep", "cow", "elephant",
           "bear", "zebra ", "giraffe", "backpack", "umbrella", "handbag", "tie", "suitcase", "frisbee", "skis", "snowboard", "sports ball", "kite",
           "baseball bat", "baseball glove", "skateboard", "surfboard", "tennis racket", "bottle", "wine glass", "cup", "fork", "knife ",
           "spoon", "bowl", "banana", "apple", "sandwich", "orange", "broccoli", "carrot", "hot dog", "pizza ", "donut", "cake", "chair", "sofa",
           "pottedplant", "bed", "diningtable", "toilet ", "tvmonitor", "laptop	", "mouse	", "remote ", "keyboard ", "cell phone", "microwave ",
           "oven ", "toaster", "sink", "refrigerator ", "book", "clock", "vase", "scissors ", "teddy bear ", "hair drier", "toothbrush ")



def xywh2xyxy(x):
    # Convert [x, y, w, h] to [x1, y1, x2, y2]
    y = np.copy(x)
    y[:, 0] = x[:, 0] - x[:, 2] / 2  # top left x
    y[:, 1] = x[:, 1] - x[:, 3] / 2  # top left y
    y[:, 2] = x[:, 0] + x[:, 2] / 2  # bottom right x
    y[:, 3] = x[:, 1] + x[:, 3] / 2  # bottom right y
    return y


def process(input, mask, anchors):

    anchors = [anchors[i] for i in mask]
    grid_h, grid_w = map(int, input.shape[0:2])

    box_confidence = input[..., 4]
    box_confidence = np.expand_dims(box_confidence, axis=-1)

    box_class_probs = input[..., 5:]

    box_xy = input[..., :2]*2 - 0.5

    col = np.tile(np.arange(0, grid_w), grid_w).reshape(-1, grid_w)
    row = np.tile(np.arange(0, grid_h).reshape(-1, 1), grid_h)
    col = col.reshape(grid_h, grid_w, 1, 1).repeat(3, axis=-2)
    row = row.reshape(grid_h, grid_w, 1, 1).repeat(3, axis=-2)
    grid = np.concatenate((col, row), axis=-1)
    box_xy += grid
    box_xy *= int(IMG_SIZE/grid_h)

    box_wh = pow(input[..., 2:4]*2, 2)
    box_wh = box_wh * anchors

    box = np.concatenate((box_xy, box_wh), axis=-1)

    return box, box_confidence, box_class_probs


def filter_boxes(boxes, box_confidences, box_class_probs):
    """Filter boxes with box threshold. It's a bit different with origin yolov5 post process!

    # Arguments
        boxes: ndarray, boxes of objects.
        box_confidences: ndarray, confidences of objects.
        box_class_probs: ndarray, class_probs of objects.

    # Returns
        boxes: ndarray, filtered boxes.
        classes: ndarray, classes for boxes.
        scores: ndarray, scores for boxes.
    """
    boxes = boxes.reshape(-1, 4)
    box_confidences = box_confidences.reshape(-1)
    box_class_probs = box_class_probs.reshape(-1, box_class_probs.shape[-1])

    _box_pos = np.where(box_confidences >= OBJ_THRESH)
    boxes = boxes[_box_pos]
    box_confidences = box_confidences[_box_pos]
    box_class_probs = box_class_probs[_box_pos]

    class_max_score = np.max(box_class_probs, axis=-1)
    classes = np.argmax(box_class_probs, axis=-1)
    _class_pos = np.where(class_max_score >= OBJ_THRESH)

    boxes = boxes[_class_pos]
    classes = classes[_class_pos]
    scores = (class_max_score* box_confidences)[_class_pos]

    return boxes, classes, scores


def nms_boxes(boxes, scores):
    """Suppress non-maximal boxes.

    # Arguments
        boxes: ndarray, boxes of objects.
        scores: ndarray, scores of objects.

    # Returns
        keep: ndarray, index of effective boxes.
    """
    x = boxes[:, 0]
    y = boxes[:, 1]
    w = boxes[:, 2] - boxes[:, 0]
    h = boxes[:, 3] - boxes[:, 1]

    areas = w * h
    order = scores.argsort()[::-1]

    keep = []
    while order.size > 0:
        i = order[0]
        keep.append(i)

        xx1 = np.maximum(x[i], x[order[1:]])
        yy1 = np.maximum(y[i], y[order[1:]])
        xx2 = np.minimum(x[i] + w[i], x[order[1:]] + w[order[1:]])
        yy2 = np.minimum(y[i] + h[i], y[order[1:]] + h[order[1:]])

        w1 = np.maximum(0.0, xx2 - xx1 + 0.00001)
        h1 = np.maximum(0.0, yy2 - yy1 + 0.00001)
        inter = w1 * h1

        ovr = inter / (areas[i] + areas[order[1:]] - inter)
        inds = np.where(ovr <= NMS_THRESH)[0]
        order = order[inds + 1]
    keep = np.array(keep)
    return keep


def yolov5_post_process(input_data):
    masks = [[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8]]
    anchors = [[10, 13], [16, 30], [33, 23], [30, 61], [62, 45],
               [59, 119], [116, 90], [156, 198], [373, 326]]

    boxes, classes, scores = [], [], []
    for input, mask in zip(input_data, masks):
        b, c, s = process(input, mask, anchors)
        b, c, s = filter_boxes(b, c, s)
        boxes.append(b)
        classes.append(c)
        scores.append(s)

    boxes = np.concatenate(boxes)
    boxes = xywh2xyxy(boxes)
    classes = np.concatenate(classes)
    scores = np.concatenate(scores)

    nboxes, nclasses, nscores = [], [], []
    for c in set(classes):
        inds = np.where(classes == c)
        b = boxes[inds]
        c = classes[inds]
        s = scores[inds]

        keep = nms_boxes(b, s)

        nboxes.append(b[keep])
        nclasses.append(c[keep])
        nscores.append(s[keep])

    if not nclasses and not nscores:
        return None, None, None

    boxes = np.concatenate(nboxes)
    classes = np.concatenate(nclasses)
    scores = np.concatenate(nscores)

    return boxes, classes, scores


def draw(image, boxes, scores, classes):
    """Draw the boxes on the image.

    # Argument:
        image: original image.
        boxes: ndarray, boxes of objects.
        classes: ndarray, classes of objects.
        scores: ndarray, scores of objects.
        all_classes: all classes name.
    """
    print("{:^12} {:^12}  {}".format('class', 'score', 'xmin, ymin, xmax, ymax'))
    print('-' * 50)
    for box, score, cl in zip(boxes, scores, classes):
        top, left, right, bottom = box
        top = int(top)
        left = int(left)
        right = int(right)
        bottom = int(bottom)

        cv2.rectangle(image, (top, left), (right, bottom), (255, 0, 0), 2)
        cv2.putText(image, '{0} {1:.2f}'.format(CLASSES[cl], score),
                    (top, left - 6),
                    cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
                    0.6, (0, 0, 255), 2)

        print("{:^12} {:^12.3f} [{:>4}, {:>4}, {:>4}, {:>4}]".format(CLASSES[cl], score, top, left, right, bottom))

def letterbox(im, new_shape=(640, 640), color=(0, 0, 0)):
    # Resize and pad image while meeting stride-multiple constraints
    shape = im.shape[:2]  # current shape [height, width]
    if isinstance(new_shape, int):
        new_shape = (new_shape, new_shape)

    # Scale ratio (new / old)
    r = min(new_shape[0] / shape[0], new_shape[1] / shape[1])

    # Compute padding
    ratio = r, r  # width, height ratios
    new_unpad = int(round(shape[1] * r)), int(round(shape[0] * r))
    dw, dh = new_shape[1] - new_unpad[0], new_shape[0] - new_unpad[1]  # wh padding

    dw /= 2  # divide padding into 2 sides
    dh /= 2

    if shape[::-1] != new_unpad:  # resize
        im = cv2.resize(im, new_unpad, interpolation=cv2.INTER_LINEAR)
    top, bottom = int(round(dh - 0.1)), int(round(dh + 0.1))
    left, right = int(round(dw - 0.1)), int(round(dw + 0.1))
    im = cv2.copyMakeBorder(im, top, bottom, left, right, cv2.BORDER_CONSTANT, value=color)  # add border
    return im, ratio, (dw, dh)


if __name__ == '__main__':

    # Create RKNN object
    rknn = RKNN(verbose=True)

    # pre-process config
    print('--> Config model')
    rknn.config(mean_values=[[0, 0, 0]], std_values=[[255, 255, 255]], target_platform='rk3566')
    print('done')

    # Load ONNX model
    print('--> Loading model')
    ret = rknn.load_onnx(model=ONNX_MODEL)
    if ret != 0:
        print('Load model failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Build model
    print('--> Building model')
    ret = rknn.build(do_quantization=QUANTIZE_ON, dataset=DATASET)
    if ret != 0:
        print('Build model failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Export RKNN model
    print('--> Export rknn model')
    ret = rknn.export_rknn(RKNN_MODEL)
    if ret != 0:
        print('Export rknn model failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Init runtime environment
    print('--> Init runtime environment')
    ret = rknn.init_runtime()
    if ret != 0:
        print('Init runtime environment failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Set inputs
    img = cv2.imread(IMG_PATH)
    # img, ratio, (dw, dh) = letterbox(img, new_shape=(IMG_SIZE, IMG_SIZE))
    img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
    img = cv2.resize(img, (IMG_SIZE, IMG_SIZE))

    # Inference
    print('--> Running model')
    img2 = np.expand_dims(img, 0)
    outputs = rknn.inference(inputs=[img2], data_format=['nhwc'])
    np.save('./onnx_yolov5_0.npy', outputs[0])
    np.save('./onnx_yolov5_1.npy', outputs[1])
    np.save('./onnx_yolov5_2.npy', outputs[2])
    print('done')

    # post process
    input0_data = outputs[0]
    input1_data = outputs[1]
    input2_data = outputs[2]

    input0_data = input0_data.reshape([3, -1]+list(input0_data.shape[-2:]))
    input1_data = input1_data.reshape([3, -1]+list(input1_data.shape[-2:]))
    input2_data = input2_data.reshape([3, -1]+list(input2_data.shape[-2:]))

    input_data = list()
    input_data.append(np.transpose(input0_data, (2, 3, 0, 1)))
    input_data.append(np.transpose(input1_data, (2, 3, 0, 1)))
    input_data.append(np.transpose(input2_data, (2, 3, 0, 1)))

    boxes, classes, scores = yolov5_post_process(input_data)

    img_1 = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_RGB2BGR)
    if boxes is not None:
        draw(img_1, boxes, scores, classes)
        cv2.imwrite('result.jpg', img_1)
        print('Save results to result.jpg!')

    rknn.release()

7、执行python3 test.py

得到最终的结果如下：

最后在目录下面生成的模型文件以及验证后的图片：

到此我们就可以使用生成的rknn模型，应用到实际工程去做应用了。