基于AIidlux平台的自动驾驶环境感知与智能预警

自动驾驶汽车又称为无人驾驶车，是一种需要驾驶员辅助或者完全不需操控的车辆。

自动驾驶分级：

自动驾驶系统的组成部分：

环境感知系统：

自动驾驶系统架构：

自动驾驶数据集：

Aidlux的作用：

YOLOP算法：

损失函数：

模型训练：

数据集：

修改配置文件 lib/config/default.py

训练：

pip install -r requirements.txt

python tools/train.py

_C.GPUS = (0,1)     #v根据你实际的显卡数进行修改
_C.WORKERS = 0      # 由cpu的数量确认worker是的数量，直接影响数据加载速度
_C.DATASET.DATAROOT = 'dataset/images'                # the path of images folder
_C.DATASET.LABELROOT = 'dataset/det_annotations'      # the path of det_annotations folder
_C.DATASET.MASKROOT = 'dataset/da_seg_annotations'    # the path of da_seg_annotations folder
_C.DATASET.LANEROOT = 'dataset/ll_seg_annotations'    # the path of ll_seg_annotations folder
_C.DATASET.DATASET = 'BddDataset'
_C.DATASET.TRAIN_SET = 'train'
_C.DATASET.TEST_SET = 'val'
_C.DATASET.DATA_FORMAT = 'jpg'
 
_C.TRAIN.BEGIN_EPOCH = 0
_C.TRAIN.END_EPOCH = 240
# if training 3 tasks end-to-end, set all parameters as True
# Alternating optimization
_C.TRAIN.SEG_ONLY = False           # Only train two segmentation branchs
_C.TRAIN.DET_ONLY = False           # Only train detection branch
_C.TRAIN.ENC_SEG_ONLY = False       # Only train encoder and two segmentation branchs
_C.TRAIN.ENC_DET_ONLY = False       # Only train encoder and detection branch
 
# Single task 
_C.TRAIN.DRIVABLE_ONLY = False      # Only train da_segmentation task
_C.TRAIN.LANE_ONLY = False          # Only train ll_segmentation task
_C.TRAIN.DET_ONLY = False          # Only train detection task

onnx：是开放式神经网络的简称。目前官方支持加载onnx模型的框架有:Caff2，Pytorch，MXNet等。执行命令：

python export_onnx.py --height 640 --width 640

在weigths文件夹下生成转换成功的onnx模型

onnx转换核心api:

if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument('--height', type=int, default=640)  # height
    parser.add_argument('--width', type=int, default=640)  # width
    args = parser.parse_args()
 
    do_simplify = True
 
    device = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu'
    model = MCnet(YOLOP)
    checkpoint = torch.load('./weights/End-to-end.pth', map_location=device)
    model.load_state_dict(checkpoint['state_dict'])
    model.eval()
 
    height = args.height
    width = args.width
    print("Load ./weights/End-to-end.pth done!")
    onnx_path = f'./weights/yolop-{height}-{width}.onnx'
    # onnx_path = f'./weights/yolop-test.onnx'
    inputs = torch.randn(1, 3, height, width)
 
    print(f"Converting to {onnx_path}")
    torch.onnx.export(model, inputs, onnx_path,
                      verbose=False, opset_version=12, input_names=['images'],
                      output_names=['det_out', 'drive_area_seg', 'lane_line_seg'])
    print('convert', onnx_path, 'to onnx finish!!!')
    # Checks
    model_onnx = onnx.load(onnx_path)  # load onnx model
    onnx.checker.check_model(model_onnx)  # check onnx model
    print(onnx.helper.printable_graph(model_onnx.graph))  # print

Aidlux平台部署推理：

找到home目录，上传YOLOP文件夹至home内。打开终端，安装pytorch环境。

智能预警：

包含三个任务：目标检测、可行驶区域检测、车道线检测。

执行 python forewarning.py进行智能预警检测。

def main(source, save_path):
    cap = cv2.VideoCapture(source)
    width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))      # 获取视频的宽度
    height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))    # 获取视频的高度
    fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)                     # 获取视频的帧率
    fourcc = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FOURCC))          # 视频的编码
    # fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'avc1')
    #定义视频对象输出
    writer = cv2.VideoWriter(save_path, fourcc, fps, (width, height))
 
    # 检查是否导入视频成功
    if not cap.isOpened():
        print("视频无法打开")
        exit()
 
    frame_id = 0
    while True:
        ret, frame = cap.read()
        if not ret:
            print("视频推理完毕...")
            break
 
        frame_id += 1
        # if frame_id % 3 != 0:
        #     continue
        canvas, r, dw, dh, new_unpad_w, new_unpad_h = resize_unscale(frame, (640, 640))
        img = canvas.copy().astype(np.float32)  # (3,640,640) RGB
        img /= 255.0
        img[:, :, 0] -= 0.485
        img[:, :, 1] -= 0.456
        img[:, :, 2] -= 0.406
        img[:, :, 0] /= 0.229
        img[:, :, 1] /= 0.224
        img[:, :, 2] /= 0.225
        img = img.transpose(2, 0, 1)
        img = np.expand_dims(img, 0)  # (1, 3,640,640)
 
        # 推理
        img_det, boxes, color_seg, fps = infer(frame, img, r, dw, dh, new_unpad_w, new_unpad_h)
        if img_det is None:
            continue
 
        color_mask = np.mean(color_seg, 2)
        img_merge = canvas[dh:dh + new_unpad_h, dw:dw + new_unpad_w, :]
 
        # merge: resize to original size
        img_merge[color_mask != 0] = \
            img_merge[color_mask != 0] * 0.5 + color_seg[color_mask != 0] * 0.5
        img_merge = img_merge.astype(np.uint8)
        img_merge = cv2.resize(img_merge, (width, height),
                            interpolation=cv2.INTER_LINEAR)
         
        img_merge = cv2AddChineseText(img_merge, f'帧数：{frame_id}  帧率：{fps} 前方共有 {boxes.shape[0]} 辆车...', 
                                    (100, 50), textColor=(0, 0, 255), textSize=30)
        img_merge = cv2AddChineseText(img_merge, '前方绿色区域为可行驶区域，红色为检出的车道线...',
                                      (100, 100), textColor=(0, 0, 255), textSize=30)
 
        for i in range(boxes.shape[0]):
            x1, y1, x2, y2, conf, label = boxes[i]
            x1, y1, x2, y2, label = int(x1), int(y1), int(x2), int(y2), int(label)
            img_merge = cv2.rectangle(img_merge, (x1, y1), (x2, y2), (0, 255, 0), 2, 2)
 
        # cv2.imshow('img_merge', img_merge)
        # cv2.waitKey(0)
 
        writer.write(img_merge)
 
    cap.release()  # 释放摄像头
    writer.release()  # 可以实现预览
    cv2.destroyAllWindows()

总结与学习心得

笔者是在Aidlux团队的训练营中学习而来，期间老师通过视频授课展现出整个项目的流程与细节。不管是AI算法小白还是AI算法的老手都在这次训练营受益匪浅。Aidlux工程实践内容全是干货，同时过程也遇见了很多问题，但是老师和训练营的其他同学们都很认真为其他学员解决，耐心辅导，对我来言，刚刚接触这一领域，以及Aidlux平台的使用，让我耳目一新。整个流程下，我已经学会了如何在Aidlux进行模型部署，令我也感觉到成就感，在此特别感谢老师和Aidlux团队的贡献，希望他们以后在AI算法开发的道路事业更加顺利。最后放上本次自动驾驶感知和智能预警的效果视频的地址。具体代码大家请关注Aidlux的公众号领取呦！