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实战!手把手带你搭建图像分类 AI 服务

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人工智能技术(以下称 AI)是人类优秀的发现和创造之一,它代表着至少几十年的未来。在传统的编程中,工程师将自己的想法和业务变成代码,计算机会根据代码设定的逻辑运行。与之不同的是,AI 使计算机有了「属于自己的思想」,它就像生物一样,能够「看」、「听」、「说」、「动」、「理解」、「分辨」和「思考」。

AI 在图像识别和文本处理方面的效果尤为突出,且已经应用到人类的生活中,例如人脸识别、对话、车牌识别、城市智慧大脑项目中的目标检测和目标分类等。

接下来,我们将了解图像分类的需求、完成任务的前提条件和任务实践。

图像分类以及目标检测的需求

AI 的能力和应用都非常广泛,这里我们主要讨论的是图像分类。

图像分类,其实是对图像中主要目标的识别和归类。例如在很多张随机图片中分辨出哪一张中有直升飞机、哪一张中有狗。或者给定一张图片,让计算机分辨图像中主要目标的类别。

目标检测,指的是检测目标在图片中的位置。例如智慧交通项目中,路面监控摄像头拍摄画面中车辆的位置。目标检测涉及两种技术:分类和定位。也就是说先判定图片中是否存在指定的目标,然后还需要确定目标在图片中的位置。

这样的技术将会应用在人脸识别打卡、视频监控警报、停车场、高速收费站和城市智慧交通等项目当中。

计算机识图的步骤

我们可以将计算机的看作是一个小朋友,它在拥有「分辨」的能力之前,必须经历「看」和「认识」这两个步骤,在看过很多图片后,它就会形成自己的「认知」,也就是获得了「分辨」能力。

简单来说,AI 工程师必须准备很多张不同的图片,并且将一大部分图片中的目标标注出来,然后让计算机提取每张图片中的特征,最后就会形成「认知」。

想一想,你还小的时候,是如何分辨鸭子和鹅的呢?

是不是根据它们的特征进行判断的?

学习和编程实现任务需要的条件

了解完需求和步骤之后,我们还需要准备一些条件:

  • 首先,你必须是一名 IT 工程师。
  • 然后你有一定的数学和统计学习基础。
  • 你还得了解计算机处理图像的方式。
  • 如果图片较多,你需要一台拥有较高算力 GPU 的计算机,否则计算机的「学习」速度会非常慢。

具备以上条件后,再通过短时间(几天或一周)的学习,我们就能够完成图像分类的任务。

讨论个额外的话题,人人都能够做 AI 工程师吗?

AI 的门槛是比较高的,首先得具备高等数学、统计学习和编程等基础,然后要有很强的学习能力。对于 IT 工程师来说:

  • 编程基础是没有问题的
  • 学习能力看个人,但花时间、下功夫肯定会有进步
  • 高等数学基础,得好好补
  • 统计学习基础,也得好好补
  • 经济上无压力

如果你想要成为一名 AI 工程师,那么「高学历」几乎是必备的。无论是一线互联网企业或者新崛起的 AI 独角兽,它们为 AI 工程师设立的学历门槛都是「硕士」。除非特别优秀的、才华横溢的大专或本科生,否则是不可能有机会进入这样的企业做 AI 工程师的。

AI 在硬件、软件、数据资料和人才方面都是很费钱的,普通的 IT 工程师也就是学习了解一下,远远达不到产品商用的要求。

普通的中小企业,极少有资质和经济能力吸引高学历且优秀的 AI 工程师,这就导致了资源的聚拢和倾斜。

想要将图像分类技术商用,在让计算机经历「看」、「认识」的步骤并拥有「分辨」能力后,还要将其转换为 Web 服务。

但我只想将人脸识别或者图像分类的功能集成到我的项目当中,就那么困难吗?

我只是一个很小的企业,想要在原来普通的视频监控系统中增加「家人识别」、「陌生人警报」、「火灾警报」和「生物闯入提醒」等功能,没有上述的条件和经济投入,就不能实现了吗?

我好苦恼!

有什么好办法吗?

ModelArts 简介和条件

ModelArts 是华为云推出的产品,它是面向开发者的一站式 AI 开发平台。

它为机器学习与深度学习提供海量数据预处理及半自动化标注、大规模分布式 Training、自动化模型生成,及端-边-云模型按需部署能力,帮助用户快速创建和部署模型,管理全周期 AI 工作流。

它为用户提供了以下可选模式:

  • 零编码经验、零 AI 经验的自动学习模式
  • 有 AI 研发经验的全流程开发模式

同时,它将 AI 开发的整个过程都集成了进来。例如数据标注、模型训练、参数优化、服务部署、开放接口等,这就是「全周期 AI 工作流」。

还有,平台上的操作都是可视化的。

这些条件对于想要将 AI 技术应用于产品,但无奈条件不佳的个人开发者和企业提供了机会,这很重要!可以说 [ModelArts]( ) 缩短了 AI 商用的时间,降低了对应的经济成本、时间成本和人力成本。

更贴心的是,华为云 [ModelArts]( ) 为用户准备了很多的教程。即使用户没有经验,但只要按照教程指引进行操作,也能够实现自己的 AI 需求。

想想就美滋滋,太棒了!

赶紧体验一下!

图像分类服务实践

这次我们以零 AI 基础和零编码经验的自动学习模式演示如何搭建一个图像分类的 AI 服务。

前期准备和相关设置

首先打开华为云官网,将鼠标移动导航栏的「EI 企业智能」菜单上,并在弹出的选项中选择「AI 开发平台 ModelArts」。

进入到 [ModelArts]( ) 主页后,可以浏览一下关于 [ModelArts]( ) 的介绍。

点击 Banner 处的「进入控制台」按钮,页面会跳转到 ModelArts 控制台。控制台大体分为几个区域:

区域 2 自动学习模式中有图像分类,将鼠标移动到图标上,并点击弹出的「开始体验」按钮。如果是华为云的新用户,网页会提示我们输入访问密钥和私有访问密钥。

没有密钥的开发者可以点击页面给出的链接并按照指引获取密钥,得到两种密钥后将其填入框中,点击「确定」按钮即可。

此时正式进入项目创建流程中,点击「图像分类」中的「创建项目」按钮(华为云为用户准备了对应的教程,很贴心)。

在创建项目的页面中,我们需要填两三项配置。要注意的是,项目是按需计费的,这次我们只是体验,也没有训练和存储太多数据,所以费用很低,大家不用担心。

项目名称可以根据需求设定一个容易记的,案例中我将其设定为 ImageCLF-Test-Pro。在训练数据的存储选择处,点击输入框中的文件夹图标,在弹出的选项卡中新建 obs 桶

并在创建的桶中新建文件夹

最后输入描述,并点击页面右下角的「创建项目」按钮即可。

上传图片和标注

项目创建好之后,我们需要准备用于训练的多张图片,图片尽量清晰、种类超过 2 类、每种分类的图片数量不少于 5 张。

当然,数据越多、形态越丰富、标注越准确,那么训练结果就会越好,AI 服务的体验就会越好。

这里我准备了一些直升机、坦克和狗的图片,共 45 张。

将其批量导入后勾选同类型的图片,一次性为多张图添加标签。

依次将 3 类图片标注后,左侧图片标注的「未标注」选项卡中的图就会清空,而「已标注」选项卡中可以看到标注好的图片。

训练设置

右侧的标签栏会显示每种分类和对应的图片数量,下方的训练设置可以让我们设置训练时长的上限,高级设置中还有推理时间。

这个我们不必理解它的作用,可以按照默认值进行,也可以稍微调整,例如将训练时长的上限改为 0.2。

开始训练

设置好后点击「开始训练」按钮就会进入训练状态,耐心等待一段时间(图片越少训练时间越短)。

训练页左侧会显示训练状态,例如初始化、运行中和运行成功/失败等。训练完成后,右侧会给出运行时长、准确率、评估结果和训练参数等信息。

服务的自动化部署

我们的目的是搭建一个图像分类的 AI 服务,所以在训练结束后点击左侧的「部署」按钮,此时会进入自动化部署的流程。

稍微等待些许时间(本次约 10 分钟)后,页面提示部署完成,同时页面将会分为 3 栏。

左侧 1 区为部署状态和控制。中间 2 区可以在线测试图片分类,右侧 3 区会显示在线测试的结果(包括准确率),右侧 4 区提供了 API 接口,方便我们将其集成到 Web 应用当中。

在线预测,训练结果测试

我们来测试一下,准备几张没有经过标注的图片,图片中可以包含狗、直升机和坦克。点击中间 2 区的「上传」按钮并选择一张图片,然后点击「预测」按钮。

1 秒中不到,右侧 3 区就会返回本次预测的结果:

这次我们上传的是包含狗的图片,返回的预测结果中显示本次预测的标签是「狗」,并且列出了可信度较高的几个类别和对应的可信度(1 为 100% 肯定),其中最高的是 「0.840-狗」。

这次上传直升机的图片试试。

返回的预测结果如下:

再试试坦克

返回的预测结果如下:

从几次测试的结果可以看出,预测的结果非常准确,而且给出的可信度也比较高。这次准备的图片并不是很多,形态也不是很丰富,但预测效果却非常好,不得不说华为云 ModelArts 开发团队为此做了很多的优化,甚至比我自己(深度学习入门水平)编写代码用卷积神经网络训练和预测的结果要好。

如果想要将其集成到 Web 应用中,只需要根据页面给出的「接口调用指南」的指引进行操作即可。

释放资源

如果不是真正商用,仅仅作为学习和练习,那么在操作完成后记得点击左侧 1 区的「停止」按钮。然后在华为云导航栏中的搜索框输入「OBS」,点击搜索结果后跳转到 OBS 主页,接着再 OBS 主页点击「管理控制台」,进入到 OBS 控制台中,删除之前创建的桶即可。这样就不会导致资源占用,也不会产生费用了。

小结

体验了一下 ModelArts,我感觉非常奈斯!

每处都有提示或教程指引,操作过程流畅,没有出现卡顿、报错等问题。

批量数据标注太好用了!批量导入、批量标注,自动计数,舒服!

训练速度很快,应该是用了云 GPU,这样就算我的电脑没有显卡也能够快速完成训练。

以前还在考虑,学习 AI 是否需要准备更强的硬件设备,现在好了,在 ModelArts 上操作,就不用考虑这些条件了。

本次我们体验的是自动学习,也就是简洁易用的傻瓜式操作。对于专业的 AI 工程师来说,可以选择全流程开发模式。批量数据标注、本地代码编写、本地调试、云端训练、云端部署等一气呵成。

棒!

有兴趣的开发者可以前往华为云 [ModelArts]( ) 体验。


备注:文中配图均出自互联网,通过搜索引擎而来。

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(2)个小伙伴在吐槽
  1. 首页的滚屏不错喔,高大上
    2019-11-08 10:44 (12小时前)回复
  2. 感谢分享,厉害 一点点学习
    2019-11-06 14:18 (2天前)回复