使用ML制作Pi垃圾分類器

以下是有關(guān)如何使用 Lobe 的快速概述：

1. 打開 Lobe 程序并創(chuàng)建一個新項目。

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2. 拍攝或?qū)胝掌⑺鼈儤擞洖檫m當?shù)念悇e。稍后我們將在項目的軟件部分需要這些標簽。

導入照片有兩種方式：

• 直接從您的計算機網(wǎng)絡攝像頭拍攝物品照片，或

從您的計算機導入現(xiàn)有照片（通過單張照片或文件夾/數(shù)據(jù)集上傳）。

• 請記住，照片文件夾名稱將用作類別標簽名稱，因此請確保它與任何現(xiàn)有標簽匹配！
• 從您的計算機導入現(xiàn)有照片（通過單張照片或文件夾/數(shù)據(jù)集上傳）。請記住，照片文件夾名稱將用作類別標簽名稱，因此請確保它與任何現(xiàn)有標簽匹配。

另外：我最終使用了這兩種方法，因為您擁有的照片越多，您的模型就越準確。

正確分類瓶蓋的模型示例。

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誤報示例。這告訴我我需要更多不同距離的瓶蓋圖像。

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3.使用“播放”功能測試模型的準確性。更改距離、照明、手的位置等，以識別模型的準確位置和不準確位置。根據(jù)需要添加更多照片。

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4. 準備就緒后，以TensorFlow (TF) Lite 格式導出 Lobe ML 模型。

提示：為“非垃圾”創(chuàng)建一個類別，其中包含您空手和背景的照片。

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提示：

在導入照片之前，列出您需要的所有類別以及如何標記它們（例如“垃圾”、“回收”、“堆肥”等）

• 注意：使用與上面“Lobe Model Labels”照片中所示相同的標簽，以減少您需要更改的代碼量。
• 在導入照片之前，列出您需要的所有類別以及如何標記它們（例如“垃圾”、“回收”、“堆肥”等）注意：使用與“Lobe”中所示相同的標簽模型標簽”照片，以減少您需要更改的代碼量。
• 包括一個“非垃圾”類別，其中包含照片中可能包含的任何其他內(nèi)容（例如您的手和手臂、背景等）
• 如果可能，從 Pi 相機拍照并導入 Lobe 。這將大大提高模型的準確性！
• 需要更多照片嗎？查看Kaggle上的開源數(shù)據(jù)集，包括這個垃圾分類圖像集！
• 需要更多幫助？在 Reddit 上與Lobe 社區(qū)聯(lián)系！

建造它：硬件！

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1. 小心地將 Pi 相機連接到 Pi（訪問Pi Foundation 入門指南了解更多信息）。

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2. 按照接線圖將按鈕和 LED 連接到 Pi GPIO 引腳。

• 按鈕：將按鈕的一個引腳連接到 GPIO 引腳 2。通過電阻器將另一個引腳連接到 GPIO GND 引腳。
• 黃色 LED ：將正極（較長）腿連接到 GPIO 引腳 17。通過電阻器將另一腿連接到 GPIO GND 引腳。
• 藍色 LED ：將正極連接到 GPIO 引腳 27。通過電阻器將另一條連接到 GPIO GND 引腳。
• 綠色 LED ：將正極連接到 GPIO 引腳 22。通過電阻器將另一條連接到 GPIO GND 引腳。
• 紅色 LED：將正極連接到 GPIO 引腳 23。通過電阻器將另一條連接到 GPIO GND 引腳。
• 白色 LED ：將正極連接到 GPIO 引腳 24。通過電阻器將另一條連接到 GPIO GND 引腳。

3. 建議在焊接或永久連接之前在面包板上測試您的電路并運行程序。為此，我們需要編寫并上傳我們的軟件程序，所以讓我們進行下一步吧！

編碼：軟件！

1. 在您的 PC 上，打開WinSCP 并連接到您的 Pi。在 Pi 的主目錄中創(chuàng)建一個 Lobe 文件夾，并在該目錄中創(chuàng)建一個模型文件夾。

2. 將生成的 Lobe TF 文件夾內(nèi)容拖到 Pi 上。記下文件路徑：/home/pi/Lobe/model

3. 在 Pi 上，打開終端并通過運行以下 bash 命令下載適用于 Python3 的 lobe-python 庫：

pip3 install https://dl.google.com/coral/python/tflite_runtime-2.1.0.post1-cp37-cp37m-linux_armv7l.whl
pip3 install lobe

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4. 從此repo下載垃圾分類器代碼 (rpi_trash_classifier.py)到 Pi 上（單擊“代碼”按鈕，如圖 1 所示）。

• 喜歡復制/粘貼？在此處獲取原始代碼。
• 喜歡下載到您的計算機上？將存儲庫/代碼下載到您的計算機上，然后通過 WinSCP（或您首選的遠程文件傳輸程序）將 Python 代碼傳輸?shù)?Pi。

5. 將硬件連接到 Pi 的 GPIO 引腳后，通讀示例代碼并根據(jù)需要更新任何文件路徑：

• 第 29 行：Lobe TF 模型的文件路徑
• 第 47 和 83 行：通過 Pi 相機捕獲的圖像的文件路徑

6. 如有必要，更新代碼中的模型標簽以與您的 Lobe 模型中的標簽完全匹配（包括大小寫、標點符號等）：

• 第 57 行：“垃圾”
• 第 60 行：“回收”
• 第 63 行：“堆肥”
• 第 66 行：“危險廢物設施”
• 第 69 行：“不是垃圾！”

7. 在終端窗口中使用 Python3 運行程序：

python3 rpi_trash_classifier.py

測試它：運行程序！

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計劃概述

首次運行程序時，加載 TensorFlow 庫和 Lobe ML 模型需要一些時間。當程序準備好捕捉圖像時，狀態(tài)燈（白色 LED）將閃爍。

拍攝圖像后，程序會將圖像與 Lobe ML 模型進行比較并輸出結(jié)果預測（第 83 行）。輸出決定打開哪個燈：黃色（垃圾）、藍色（回收）、綠色（堆肥）或紅色（危險廢物）。

如果沒有任何指示燈亮，狀態(tài)指示燈返回脈沖模式，則表示拍攝的圖像“不是垃圾”，即重新拍照！

捕獲圖像

按下按鈕捕獲圖像。請注意，您可能需要按住按鈕至少 1 秒，程序才能注冊按下。建議拍攝一些測試圖像，然后在桌面上打開它們以更好地了解相機視圖和框架。

為了讓用戶有時間定位物體并調(diào)整相機的光線水平，大約需要 5 秒才能完全捕捉到圖像。您可以在代碼中更改這些設置（第 35 和 41 行），但請記住，Pi Foundation 建議至少 2 秒來調(diào)整光照水平。

故障排除

最大的挑戰(zhàn)是確保捕獲的圖像符合我們的預期，因此請花一些時間查看圖像并將預期結(jié)果與指示 LED 輸出進行比較。如有必要，您可以將圖像傳遞給 Lobe ML 模型，以進行直接推理和更快的比較。

需要注意的幾點：

• TensorFlow 庫可能會拋出一些警告消息——這是示例代碼中使用的版本的典型情況。
• 預測標簽必須與 led_select() 函數(shù)中所寫的完全一致，包括大小寫、標點符號和間距。如果您有不同的 Lobe 型號，請務必更改這些設置。
• Pi 需要穩(wěn)定的電源。Pi 的電源燈應該是明亮的、穩(wěn)定的紅色。
• 如果一個或多個 LED 未按預期亮起，請使用以下命令強制它們亮起進行檢查：

red_led.on()

（可選）構(gòu)建它：完成您的電路！

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現(xiàn)在我們已經(jīng)測試并在必要時調(diào)試了我們的項目，使其按預期工作，我們準備焊接我們的電路！

注意：如果您沒有烙鐵，您可以跳過此步驟。一種替代方法是在電線連接處涂上熱膠（此選項將允許您稍后修復/添加/使用東西，但更容易損壞），或使用環(huán)氧樹脂或類似的永久性膠水（此選項將更耐用但這樣做后您將無法使用電路或可能的 Pi）

快速評論我的設計選擇（照片 1）：

• 我為 LED 和 Pi GPIO 選擇了母跳線，因為它們允許我移除 LED 并交換顏色或在需要時移動它們。如果您想使連接永久化，您可以跳過這些。
• 同樣，我為按鈕選擇了 JST 連接器。

繼續(xù)建設！

1. 將每根母跳線切成兩半（是的，全部剪掉?。?/font>使用剝線鉗，去除大約 1/4 英寸（1/2 厘米）的電線絕緣層。

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2. 對于每個 LED，將 220Ω 電阻器焊接到負（較短）腿。

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3. 剪下一小塊約 1" (2cm) 的熱縮管，然后將 LED 和電阻連接處推過。確保另一個電阻支腳可以接觸到，然后加熱熱縮管直到它固定接頭。

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4. 將每個 LED 插入一對母跳線。

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5.標記跳線（例如用膠帶），然后將跳線焊接到印刷電路板 (PCB) 上。使用 perma Proto 板，您可以使用在面包板設置中使用的相同位置。

6. 接下來，使用（切割）母跳線將每個 LED 連接到其各自的 Pi GPIO 引腳。焊接并標記跳線，以便裸金屬通過 PCB 連接到正極 LED 腿。

注意：焊接此線的位置取決于您的 PCB 布局。您也可以將此線直接焊接到正極 LED 跳線上。

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7. 將 220Ω 電阻器焊接到 JST 連接器的負極（黑色）端。

8. 將 JST 連接器和電阻器焊接到按鈕上。

9. 連接按鈕連接器和 GPIO 引腳之間的 M-to-F 跳線（提醒：黑色為 GND）。

10. 將連接 PCB 涂上熱膠或環(huán)氧樹脂，以獲得更安全的連接。

注意：如果您選擇使用環(huán)氧樹脂，將來您可能無法將 Pi 的 GPIO 引腳用于其他項目。如果您對此感到擔憂，請?zhí)砑?GPIO 帶狀電纜并將跨接線連接到該電纜。

（可選）構(gòu)建它：案例！

為您的樹莓派創(chuàng)建一個外殼，將相機、按鈕和 LED 固定到位，同時保護樹莓派。

設計您自己的外殼或按照下面的構(gòu)建說明快速制作紙板外殼的原型！

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在小紙板箱的頂部，追蹤按鈕、狀態(tài)燈、識別燈和 pi 攝像頭窗口的位置。

• 注意：Pi 相機窗口應約為 3/4" x 1/2"。

2.用你的精密刀，切掉痕跡。

• 注意：您可能需要隨時測試尺寸

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3. 可選：給外殼涂漆！我選擇了噴漆:)

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4.為Pi相機剪出一個矩形“窗口”蓋并粘在盒子內(nèi)側(cè)

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5. 最后，切出 Pi 電源線的插槽。

• 建議首先安裝所有電子設備，以找到 pi 電源線插槽的最佳位置。

安裝和部署！

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而已！您已準備好安裝和部署您的項目！將外殼放在垃圾桶上方，插入 Pi，然后運行程序以獲得更快、更可靠的減少浪費的方法。耶！

往前走

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