在ultrascale+上利用VCU和DPU實現(xiàn)的智能零售系統(tǒng)

整個系統(tǒng)是以DPU為核心，在 DPU 上部署對象檢測模型實現(xiàn)實時智能檢測，該系統(tǒng)視頻輸入可以來自 VCU 解碼的視頻或來自相機的實時視頻圖像。

介紹

Checkout So Easy 是本次介紹的項目系統(tǒng)名稱。是在ultrascale+上利用 VCU 和 DPU 實現(xiàn)的智能零售系統(tǒng)。

Checkout So Easy 有兩種應(yīng)用場景：

1.Checkout So Easy充當(dāng)云端

將記錄商品的視頻以 mp4 等格式的視頻發(fā)送到系統(tǒng)。借助Checkout So Easy的VCU解碼器進行解碼，我們將解碼后的視頻幀送入DPU計算商品價格。商品詳情、價格、圖像檢測視頻等結(jié)果將顯示在顯示器上。

Checkout So Easy 發(fā)揮優(yōu)勢

商品信息是從連接到 FPGA 的攝像頭捕獲的。攝像頭拍攝的圖像將送入DPU計算商品的結(jié)果，并將詳細信息顯示在顯示器上。與場景 1 不同的是，監(jiān)視器上的結(jié)果將逐幀記錄。借助 VCU 編碼器，我們可以存儲由幀組成的視頻。當(dāng)一些交易糾紛發(fā)生時，我們可以查看交易的整個過程。

演示視頻

如何重新創(chuàng)建此項目

第 一 步：構(gòu)建和設(shè)置 FPGA 板的環(huán)境

https://github.com/alex0620ee05/Self-checkout-system/blob/main/Build_sdcard

構(gòu)建步驟：

1.克隆完整的存儲庫（包括子倉庫）

$gitclone--recurse-submodules$gitclone--recurse-submoduleshttps://github.com/Xilinx/Vitis-In-Depth-Tutorial
$cdVitis-In-Depth-Tutorial/Runtime_and_System_Optimization/Design_Tutorials/02-ivas-ml/

注意：需要安裝 Vitis 補?。?/p>

此設(shè)計具有較大的 rootfs，并且 Vitis 2020.1 在打包超過 2GB 的 ext4 分區(qū)的 SD 卡映像時存在問題。此補丁更改了打包流程，將初始 rootfs 大小四舍五入為 ext4 分區(qū)512MB大小的第一個完整倍數(shù)。安裝它：

$cp./vitis_patch/mkfsImage.sh${XILINX_VITIS}/scripts/vitis/util

2.Vitis2020.1、PetaLinux2020.1和XRT2020.1源碼

$source${XILINX_VITIS}/settings64.sh
$source${XILINX_PetaLinux}/settings.sh
$source${XILINX_XRT}/setup.sh

3.搭建硬件平臺

$cdplatform/dev/zcu104_vcu
$make

petalinux-config kernel、petalinux-build、petalinux-build --sdk時可能會出現(xiàn)錯誤。此時應(yīng)該正確修改platform/dev/zcu104_vcu 和 platform/dev/zcu104_vcu/petalinux中的Makefile并重新執(zhí)行出錯的命令make 。

4.構(gòu)建Vitis設(shè)計（添加DPU ip）

必須一次且僅一次，將 hw_src 目錄中的補丁應(yīng)用到 Vitis Vision 庫。

$cd../../../hw_src/Vitis_Libraries
$patch-p1

	

	5.獲取SD卡鏡像

	第一步：將上面獲取到的sd_card.img放入sd_card_zcu104/.

	或者，可以下載預(yù)構(gòu)建的sd_card.img（https://github.com/alex0620ee05/Self-checkout-system/tree/main/prebuilt/sd_card_image）

	第二步：為 Vitis AI 庫 v1.2 準備 SD 卡

	https://github.com/alex0620ee05/Self-checkout-system/tree/main/set_up_files

	本節(jié)以下所有步驟均針對目標(biāo)（ZCU104板）

	將以下文件放入/home/root/目錄：

	jsons/

	scripts/

	test_data/

	.bashrc

	debug.ini

	將以下文件放入 /：

	1.update.tar.gz

	調(diào)整 rootfs 的大小：

	
cd/home/root/scripts
shext4_auto_resize.sh


	

	2.安裝依賴和Vitis AI v1.2庫

	以下步驟需要開發(fā)板可聯(lián)網(wǎng)（腳本使用wget下載）

	
cd/home/root/scripts
shupdate.sh
shinstall_vai.sh


	

	第三步：Vitis-AI量化編譯

	https://github.com/alex0620ee05/Self-checkout-system/tree/main/host

	編譯好的文件ssd_mobilenet_v2_coco_tf.elf已經(jīng)在demo/，可以跳過這一步，直接使用提供的文件。

	1.搭建Vitis-AI環(huán)境

	按照Vitis-AI上的步驟構(gòu)建 docker。

	
./docker_run.shxilinx/vitis-ai-gpu:latest


	

	2.從Xilinx AI model zoo下載tensorflow模型

	只下載.pb文件，運行sh download_deploy_model.sh即可，此步可以跳過后面的說明。

	也可以按照Xilinx/Vitis-AI/AI-Model-Zoo上的說明獲取模型。

	在我們的項目中，我們使用xilinx_model_sample/tf_ssdmobilenetv2_coco_300_300_3.75G作為我們的對象檢測模型。

	復(fù)制xilinx_model_sample/tf_ssdmobilenetv2_coco_300_300_3.75G/quantized/deploy_model.pb到host/ssd_mobilenet/.

	3.編譯tensorflow模型

	執(zhí)行./ssdmobilenet_compile_b4096.sh后，就會得到dpu_ssd_mobilenet_v2_coco_tf.elf

	第 四 步：交叉編譯DPU推理代碼

	http://github.com/alex0620ee05/Self-checkout-system/tree/main/Vitis-AI/Vitis-AI-Library/overview/demo/tfssd_mobilenet

	編譯好的文件tfssdtest.so已經(jīng)在demo/，可以跳過這一步，直接使用提供的文件。

	1.設(shè)置主機

	按照Xilinx/Vitis-AI-Library（https://github.com/Xilinx/Vitis-AI/tree/master/Vitis-AI-Library）上的步驟操作

	2.交叉編譯

	運行./build_final.sh，你會得到一個編譯后的文件 tfssdtest.so（64位LSB共享對象，ARM aarch64格式）。

	將編譯后的文件復(fù)制到demo/

	下一步

	第 五 步：在自己板卡上評估這個項目

	https://github.com/alex0620ee05/Self-checkout-system/tree/main/demo

	以下步驟針對目標(biāo)（ZCU104）：

	如果所有設(shè)置都完成，將demo/目錄放入/home/root/.

	1.修改顯示分辨率

	
shset_monitor.sh


	

	執(zhí)行自助結(jié)賬系統(tǒng)演示

	需要使用sd_card.img在vcu_decode/

	帶攝像頭的實時結(jié)賬系統(tǒng)：

	
python3DEMO.py-cTrue


	

	帶有視頻源的結(jié)帳系統(tǒng)：

	
python3DEMO.py-v


	

	參考

	Xilinx Vitis-AI quantizer & compiler / Xilinx Vitis-Ai-Library :

	https://github.com/Xilinx/Vitis-AI

	Xilinx Vitis Tutorial :

	https://github.com/Xilinx/Vitis-In-Depth-Tutorial/tree/master/Runtime_and_System_Optimization/Design_Tutorials/02-ivas-ml

	Checkout So Easy - Real-time Smart Retail System For FPGA :

	https://www.hackster.io/maax/checkout-so-easy-real-time-smart-retail-system-for-fpga-468ad8

	總結(jié)

	上面步驟需要的所有文件都有鏈接，鏈接都是開源的。完整的項目是運行在ZCU104官方板卡上，項目的完整鏈接如下：

	https://github.com/alex0620ee05

	當(dāng)然按照上面的步驟，在自己的開發(fā)板上復(fù)現(xiàn)難度也是不大的~

	






	審核編輯：劉清