教你如何結(jié)合WebRTC與TensorFlow實現(xiàn)圖像檢測（下篇）

　　開始之前，請先在項目的根目錄位置創(chuàng)建一個static目錄。我們將從這里提供HTML和JavaScript。

　　現(xiàn)在，我們首先使用WebRTC的getUserMedia抓取一個本地攝像頭Feed。從這里，我們需要將該Feed的快照發(fā)送到剛剛創(chuàng)建的對象檢測Web API，獲取結(jié)果，然后使用canvas實時地在視頻上顯示這些結(jié)果。

　　我們先創(chuàng)建local.html文件：

　　此網(wǎng)頁的作用如下：

　　現(xiàn)在，在靜態(tài)目錄中創(chuàng)建一個local.js文件，并將下面的代碼添加到該文件中：

　　在這里你會看到我們首先設(shè)置了一些約束條件。對于我自己的情況，我需要一段1280×720視頻，但要求范圍在640×480與1920×1080之間。然后，我們使用這些約束條件執(zhí)行g(shù)etUserMedia，并將所生成的流分配給我們在HTML中創(chuàng)建的視頻對象。

　　TensorFlow對象檢測API教程包含了可執(zhí)行以下操作的代碼：獲取現(xiàn)有圖像，將其發(fā)送給實際API進行“推斷”（對象檢測），然后為它所看到的對象顯示方框和類名。要想在瀏覽器中模擬這一功能，我們需要：

　　你會注意到，我將其中一些參數(shù)作為data-元素添加到了自己的HTML代碼中。我最終是要在多個不同的項目中使用這段代碼，并且希望重用相同的代碼庫，而如此添加參數(shù)就可以輕松做到這一點。待具體使用這些參數(shù)時，我會一一解釋。

　　我們需要一個變量來表示我們的視頻元素，需要一些起始事件，還需要創(chuàng)建上面提到的2個canvas。

　　drawCanvas用于顯示我們的方框和標(biāo)簽。imageCanvas用于向我們的對象檢測API上傳數(shù)據(jù)。我們需要向可見HTML添加drawCanvas，這樣我們就能在繪制對象框時看到它。接下來，需要跳轉(zhuǎn)到ObjDetect.js底部，逐函數(shù)向上編寫。

　　我們來啟動該程序。首先要觸發(fā)一些視頻事件：

　　先查找視頻的onplay事件和loadedmetadata事件——如果沒有視頻，圖像處理也就無從談起。我們需要用到元數(shù)據(jù)來設(shè)置我們的繪圖canvas尺寸，使其與下一部分中的視頻尺寸相符。

　　雖然drawCanvas必須與視頻元素大小相同，但imageCanvas絕不會顯示出來，只會發(fā)送到我們的API。可以使用文件開頭的uploadWidth參數(shù)減小此大小，以幫助降低所需的帶寬量和服務(wù)器上的處理需求。需要注意的是，減小圖片可能會影響識別準(zhǔn)確度，特別是圖片縮減得過小的時候。

　　至此我們還需要為drawCanvas設(shè)置一些樣式。我選擇的是cyan，但你可以任選顏色。只是要確保所選的顏色與視頻Feed對比明顯，從而提供很好的可見度。

　　設(shè)置好canvas大小后，我們需要確定如何發(fā)送圖像。一開始我采取的是較為復(fù)雜的方法，結(jié)果看到Fippo的grab（）函數(shù)在最后一個KrankyGeek WebRTC事件處，所以我又改用了簡單的toBlob方法。待圖片轉(zhuǎn)換為blob（二進制大對象）后，我們就會將它發(fā)送到我們要創(chuàng)建的下一個函數(shù)，即postFile。

　　有一點需要注意——Edge似乎不支持HTMLCanvasElement.toBlob方法。好像可以改用此處推薦的polyfill或改用msToBlob，但這兩個我都還沒有機會試過。

　　我們的postFile接受圖像blob作為實參。要發(fā)送此數(shù)據(jù)，我們需要使用XHR將其作為表單數(shù)據(jù)通過POST方法發(fā)布。不要忘了，我們的對象檢測API還接受一個可選的閾值，所以在這里我們也可以加入此閾值。為便于調(diào)整，同時避免操作此庫，你可以在我們在開頭設(shè)置的data-標(biāo)記中加入此參數(shù)及其他一些參數(shù)。

　　我們設(shè)置好表單后，需要使用XHR來發(fā)送它并等待響應(yīng)。獲取到返回的對象后，我們就可以繪制它們（見下一個函數(shù)）。這樣就大功告成了。由于我們想要持續(xù)不斷地執(zhí)行上述操作，因此我們需要在獲取到上一API調(diào)用返回的響應(yīng)后，立即繼續(xù)抓取新圖像并再次發(fā)送。

　　接下來我們需要使用一個函數(shù)來繪制對象API輸出，以便我們可以實際查看一下檢測到的是什么：

　　由于我們希望每次都使用一個干凈的繪圖板來繪制矩形，我們首先要使用clearRect來清空canvas。然后，直接使用class_name對項目進行過濾，然后對剩余的每個項目執(zhí)行繪圖操作。

　　在objects對象中傳遞的坐標(biāo)是以百分比為單位表示的圖像大小。要在canvas上使用它們，我們需要將它們轉(zhuǎn)換成以像素數(shù)表示的尺寸。我們還要檢查是否啟用了鏡像參數(shù)。如果已啟用，我們需要翻轉(zhuǎn)x軸，以便與視頻流翻轉(zhuǎn)后的鏡像視圖相匹配。最后，我們需要編寫對象class_name并繪制矩形。

　　現(xiàn)在，打開你最喜歡的WebRTC瀏覽器，在地址欄中輸入網(wǎng)址。如果你是在同一臺計算機上運行，網(wǎng)址將為http://localhost:5000/local（如果設(shè)置了證書，則為https://localhost:5000/local）。

　　上述設(shè)置將通過服務(wù)器運行盡可能多的幀。除非為Tensorflow設(shè)置了GPU優(yōu)化，否則這會消耗大量的CPU資源（例如，我自己的情況是消耗了一整個核心），即便不作任何改動也是如此。更高效的做法是，限制調(diào)用該API的頻率，僅在視頻流中有新活動時才調(diào)用該API。為此，我在一個新的objDetectOnMotion.js文件中對objDetect.js做了一些修改。

　　修改前后內(nèi)容大致相同，我只不過添加了2個新函數(shù)。首先，不再是每次都抓取圖像，而是使用一個新函數(shù)sendImageFromCanvas（），僅當(dāng)圖片在指定的幀率內(nèi)發(fā)生了變化時，該函數(shù)才發(fā)送圖片。幀率用一個新的updateInterval參數(shù)表示，限定了可以調(diào)用該API的最大間隔。為此，我們需要使用新的canvas和內(nèi)容。

　　imageChangeThreshold是一個百分比，表示有改動的像素所占的百分比。我們獲得此百分比后將其傳遞給imageChange函數(shù)，此函數(shù)返回True或False，表示是否超出了閾值。下面顯示的就是這個函數(shù)：

　　上面的這個函數(shù)其實是經(jīng)過大幅改進后的版本，之前的版本是我很久以前編寫的，用于在動作檢測嬰兒監(jiān)視器程序中檢測嬰兒動作。它首先測量每個像素的RGB顏色值。如果這些值與該像素的總體顏色值相比絕對差值超過10，則將該像素視為已改動。10只是隨意定的一個值，但在我的測試中似乎是很合適的值。如果有改動的像素數(shù)超出threshold，該函數(shù)就會返回True。

　　對此稍微深入研究后，我發(fā)現(xiàn)其他一些算法通常轉(zhuǎn)換成灰度值，因為顏色并不能很好地反映動作。應(yīng)用高斯模糊也可以消除編碼差異。Fippo提出了一個很好的建議，即借鑒test.webrtc.org在檢測視頻活動時使用的結(jié)構(gòu)相似性算法（見此處此處）。后續(xù)還會分享更多技巧。

　　這段代碼實際上對任何

　　不妨使用你自己的視頻試一下。只是提醒一下，如果你使用的是托管在另一臺服務(wù)器上的視頻，要注意CORS問題。

　　完成上面這一切耗費了很多時間，不過現(xiàn)在我希望開始著手有趣的部分了：嘗試不同的型號和訓(xùn)練我自己的分類器。已發(fā)布的對象檢測API是針對靜態(tài)圖像設(shè)計的。那么針對視頻和對象跟蹤進行了調(diào)整的模型又是什么樣的呢？很值得一試。

　　此外，這里還有太多的優(yōu)化工作需要做。我在運行此服務(wù)時并沒有配備GPU，如果配備的話，性能會大為不同。如果幀的數(shù)量不多，支持1個客戶端需要大約1個核心，而我使用的是最快但準(zhǔn)確性最低的模型。在這方面有很大的性能提升空間。如果觀察此服務(wù)在GPU云端網(wǎng)絡(luò)中性能如何，想必也很有趣。