examples/imagenet/main.cpp

   1 /******************************************************************************
   2  * Copyright (c) 2018, Texas Instruments Incorporated - http://www.ti.com/
   3  *   All rights reserved.
   4  *
   5  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  *   modification, are permitted provided that the following conditions are met:
   7  *       * Redistributions of source code must retain the above copyright
   8  *         notice, this list of conditions and the following disclaimer.
   9  *       * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  10  *         notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  11  *         documentation and/or other materials provided with the distribution.
  12  *       * Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the
  13  *         names of its contributors may be used to endorse or promote products
  14  *         derived from this software without specific prior written permission.
  15  *
  16  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
  17  *   AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  *   IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  *   ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  20  *   LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  21  *   CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  22  *   SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  23  *   INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  24  *   CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  25  *   ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF
  26  *   THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  *****************************************************************************/
  28 #include <signal.h>
  29 #include <iostream>
  30 #include <iomanip>
  31 #include <fstream>
  32 #include <cassert>
  33 #include <string>
  34 #include <functional>
  35 #include <algorithm>
  36 #include <time.h>
  37 #include <unistd.h>
  38
  39 #include <queue>
  40 #include <vector>
  41 #include <chrono>
  42
  43 #include "executor.h"
  44 #include "execution_object.h"
  45 #include "configuration.h"
  46 #include "imagenet_classes.h"
  47 #include "imgutil.h"
  48 #include "../common/video_utils.h"
  49
  50 #include "opencv2/core.hpp"
  51 #include "opencv2/imgproc.hpp"
  52 #include "opencv2/highgui.hpp"
  53 #include "opencv2/videoio.hpp"
  54
  55 using namespace std;
  56 using namespace tidl;
  57 using namespace tidl::imgutil;
  58 using namespace cv;
  59
  60 #define NUM_VIDEO_FRAMES  300
  61 #define DEFAULT_CONFIG    "j11_v2"
  62 #define NUM_DEFAULT_INPUTS  1
  63 const char *default_inputs[NUM_DEFAULT_INPUTS] =
  64 {
  65     "../test/testvecs/input/objects/cat-pet-animal-domestic-104827.jpeg"
  66 };
  67
  68 Executor* CreateExecutor(DeviceType dt, uint32_t num, const Configuration& c);
  69 bool RunConfiguration(cmdline_opts_t& opts);
  70 bool ReadFrame(ExecutionObject& eo, uint32_t frame_idx, const Configuration& c,
  71                const cmdline_opts_t& opts, VideoCapture &cap);
  72 bool WriteFrameOutput(const ExecutionObject &eo);
  73 void DisplayHelp();
  74
  75
  76 int main(int argc, char *argv[])
  77 {
  78     // Catch ctrl-c to ensure a clean exit
  79     signal(SIGABRT, exit);
  80     signal(SIGTERM, exit);
  81
  82     // If there are no devices capable of offloading TIDL on the SoC, exit
  83     uint32_t num_eves = Executor::GetNumDevices(DeviceType::EVE);
  84     uint32_t num_dsps = Executor::GetNumDevices(DeviceType::DSP);
  85     if (num_eves == 0 && num_dsps == 0)
  86     {
  87         cout << "TI DL not supported on this SoC." << endl;
  88         return EXIT_SUCCESS;
  89     }
  90
  91     // Process arguments
  92     cmdline_opts_t opts;
  93     opts.config = DEFAULT_CONFIG;
  94     if (num_eves != 0) { opts.num_eves = 1;  opts.num_dsps = 0; }
  95     else               { opts.num_eves = 0;  opts.num_dsps = 1; }
  96     if (! ProcessArgs(argc, argv, opts))
  97     {
  98         DisplayHelp();
  99         exit(EXIT_SUCCESS);
 100     }
 101     assert(opts.num_dsps != 0 || opts.num_eves != 0);
 102     if (opts.num_frames == 0)
 103         opts.num_frames = (opts.is_camera_input || opts.is_video_input) ?
 104                           NUM_VIDEO_FRAMES : 1;
 105     if (opts.input_file.empty())
 106         cout << "Input: " << default_inputs[0] << endl;
 107     else
 108         cout << "Input: " << opts.input_file << endl;
 109
 110     // Run network
 111     bool status = RunConfiguration(opts);
 112     if (!status)
 113     {
 114         cout << "imagenet FAILED" << endl;
 115         return EXIT_FAILURE;
 116     }
 117
 118     cout << "imagenet PASSED" << endl;
 119     return EXIT_SUCCESS;
 120 }
 121
 122 bool RunConfiguration(cmdline_opts_t& opts)
 123 {
 124     // Read the TI DL configuration file
 125     Configuration c;
 126     string config_file = "../test/testvecs/config/infer/tidl_config_"
 127                               + opts.config + ".txt";
 128     bool status = c.ReadFromFile(config_file);
 129     if (!status)
 130     {
 131         cerr << "Error in configuration file: " << config_file << endl;
 132         return false;
 133     }
 134     c.enableApiTrace = opts.verbose;
 135
 136     // setup camera/video input/output
 137     VideoCapture cap;
 138     if (! SetVideoInputOutput(cap, opts, "ImageNet"))  return false;
 139
 140     try
 141     {
 142         // Create Executors with the approriate core type, number of cores
 143         // and configuration specified
 144         Executor* e_eve = CreateExecutor(DeviceType::EVE, opts.num_eves, c);
 145         Executor* e_dsp = CreateExecutor(DeviceType::DSP, opts.num_dsps, c);
 146
 147         // Get ExecutionObjects from Executors
 148         vector<ExecutionObject*> eos;
 149         for (uint32_t i = 0; i < opts.num_eves; i++) eos.push_back((*e_eve)[i]);
 150         for (uint32_t i = 0; i < opts.num_dsps; i++) eos.push_back((*e_dsp)[i]);
 151         uint32_t num_eos = eos.size();
 152
 153         // Allocate input and output buffers for each ExecutionObject
 154         AllocateMemory(eos);
 155
 156         chrono::time_point<chrono::steady_clock> tloop0, tloop1;
 157         tloop0 = chrono::steady_clock::now();
 158
 159         // Process frames with available eos in a pipelined manner
 160         // additional num_eos iterations to flush the pipeline (epilogue)
 161         for (uint32_t frame_idx = 0;
 162              frame_idx < opts.num_frames + num_eos; frame_idx++)
 163         {
 164             ExecutionObject* eo = eos[frame_idx % num_eos];
 165
 166             // Wait for previous frame on the same eo to finish processing
 167             if (eo->ProcessFrameWait())
 168             {
 169                 ReportTime(eo);
 170                 WriteFrameOutput(*eo);
 171             }
 172
 173             // Read a frame and start processing it with current eo
 174             if (ReadFrame(*eo, frame_idx, c, opts, cap))
 175                 eo->ProcessFrameStartAsync();
 176         }
 177
 178         tloop1 = chrono::steady_clock::now();
 179         chrono::duration<float> elapsed = tloop1 - tloop0;
 180         cout << "Loop total time (including read/write/opencv/print/etc): "
 181                   << setw(6) << setprecision(4)
 182                   << (elapsed.count() * 1000) << "ms" << endl;
 183
 184         FreeMemory(eos);
 185         delete e_eve;
 186         delete e_dsp;
 187     }
 188     catch (tidl::Exception &e)
 189     {
 190         cerr << e.what() << endl;
 191         status = false;
 192     }
 193
 194     return status;
 195 }
 196
 197 // Create an Executor with the specified type and number of EOs
 198 Executor* CreateExecutor(DeviceType dt, uint32_t num, const Configuration& c)
 199 {
 200     if (num == 0) return nullptr;
 201
 202     DeviceIds ids;
 203     for (uint32_t i = 0; i < num; i++)
 204         ids.insert(static_cast<DeviceId>(i));
 205
 206     return new Executor(dt, ids, c);
 207 }
 208
 209 bool ReadFrame(ExecutionObject &eo, uint32_t frame_idx, const Configuration& c,
 210                const cmdline_opts_t& opts, VideoCapture &cap)
 211 {
 212     if (frame_idx >= opts.num_frames)
 213         return false;
 214     eo.SetFrameIndex(frame_idx);
 215
 216     char*  frame_buffer = eo.GetInputBufferPtr();
 217     assert (frame_buffer != nullptr);
 218
 219     Mat image;
 220     if (! opts.is_camera_input && ! opts.is_video_input)
 221     {
 222         if (opts.input_file.empty())
 223             image = cv::imread(default_inputs[frame_idx % NUM_DEFAULT_INPUTS],
 224                                CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
 225         else
 226             image = cv::imread(opts.input_file, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
 227         if (image.empty())
 228         {
 229             cerr << "Unable to read input image" << endl;
 230             return false;
 231         }
 232     }
 233     else
 234     {
 235         Mat v_image;
 236         if (! cap.grab())  return false;
 237         if (! cap.retrieve(v_image)) return false;
 238         int orig_width  = v_image.cols;
 239         int orig_height = v_image.rows;
 240         // Crop camera/video input to center 256x256 input
 241         if (orig_width > 256 && orig_height > 256)
 242         {
 243             image = Mat(v_image, Rect((orig_width-256)/2, (orig_height-256)/2,
 244                                        256, 256));
 245         }
 246         else
 247             image = v_image;
 248         cv::imshow("ImageNet", image);
 249         waitKey(2);
 250     }
 251
 252     // TI DL image preprocessing, into frame_buffer
 253     return PreProcImage(image, frame_buffer, 1, 3, c.inWidth, c.inHeight,
 254                         c.inWidth, c.inWidth * c.inHeight, 1, c.preProcType);
 255 }
 256
 257 // Display top 5 classified imagenet classes with probabilities
 258 bool WriteFrameOutput(const ExecutionObject &eo)
 259 {
 260     const int k = 5;
 261     unsigned char *out = (unsigned char *) eo.GetOutputBufferPtr();
 262     int out_size = eo.GetOutputBufferSizeInBytes();
 263
 264     // sort and get k largest values and corresponding indices
 265     typedef pair<unsigned char, int> val_index;
 266     auto constexpr cmp = [](val_index &left, val_index &right)
 267                          { return left.first > right.first; };
 268     priority_queue<val_index, vector<val_index>, decltype(cmp)> queue(cmp);
 269     // initialize priority queue with smallest value on top
 270     for (int i = 0; i < k; i++)
 271         queue.push(val_index(out[i], i));
 272
 273     // for rest output, if larger than current min, pop min, push new val
 274     for (int i = k; i < out_size; i++)
 275     {
 276         if (out[i] > queue.top().first)
 277         {
 278           queue.pop();
 279           queue.push(val_index(out[i], i));
 280         }
 281     }
 282
 283     // output top k values in reverse order: largest val first
 284     vector<val_index> sorted;
 285     while (! queue.empty())
 286     {
 287       sorted.push_back(queue.top());
 288       queue.pop();
 289     }
 290
 291     for (int i = k - 1; i >= 0; i--)
 292         cout << k-i << ": " << imagenet_classes[sorted[i].second] << endl;
 293
 294     return true;
 295 }
 296
 297 void DisplayHelp()
 298 {
 299     cout <<
 300     "Usage: imagenet\n"
 301     "  Will run imagenet network to predict top 5 object"
 302     " classes for the input.\n  Use -c to run a"
 303     "  different imagenet network. Default is j11_v2.\n"
 304     "Optional arguments:\n"
 305     " -c <config>          Valid configs: j11_bn, j11_prelu, j11_v2\n"
 306     " -d <number>          Number of dsp cores to use\n"
 307     " -e <number>          Number of eve cores to use\n"
 308     " -i <image>           Path to the image file as input\n"
 309     " -i camera<number>    Use camera as input\n"
 310     "                      video input port: /dev/video<number>\n"
 311     " -i <name>.{mp4,mov,avi}  Use video file as input\n"
 312     " -f <number>          Number of frames to process\n"
 313     " -v                   Verbose output during execution\n"
 314     " -h                   Help\n";
 315 }
 316