Compute input/output size based on network
[tidl/tidl-api.git] / examples / ssd_multibox / 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 <getopt.h>
30 #include <iostream>
31 #include <iomanip>
32 #include <fstream>
33 #include <cassert>
34 #include <string>
35 #include <functional>
36 #include <algorithm>
37 #include <time.h>
38 #include <unistd.h>
40 #include <queue>
41 #include <vector>
42 #include <cstdio>
44 #include "executor.h"
45 #include "execution_object.h"
46 #include "configuration.h"
47 #include "../segmentation/object_classes.h"
49 #include "opencv2/core.hpp"
50 #include "opencv2/imgproc.hpp"
51 #include "opencv2/highgui.hpp"
52 #include "opencv2/videoio.hpp"
54 #define NUM_VIDEO_FRAMES  100
55 #define DEFAULT_CONFIG    "jdetnet"
56 #define DEFAULT_INPUT     "../test/testvecs/input/preproc_0_768x320.y"
58 bool __TI_show_debug_ = false;
59 bool is_default_input = false;
60 bool is_preprocessed_input = false;
61 bool is_camera_input       = false;
62 int  orig_width;
63 int  orig_height;
64 object_class_table_t *object_class_table;
66 using namespace tinn;
67 using namespace cv;
70 bool RunConfiguration(const std::string& config_file, int num_devices,
71                       DeviceType device_type, std::string& input_file);
72 bool RunAllConfigurations(int32_t num_devices, DeviceType device_type);
74 bool ReadFrame(ExecutionObject& eo, int frame_idx,
75                const Configuration& configuration, int num_frames,
76                std::string& image_file, VideoCapture &cap);
77 bool WriteFrameOutput(const ExecutionObject &eo,
78                       const Configuration& configuration);
80 static void ProcessArgs(int argc, char *argv[],
81                         std::string& config,
82                         int& num_devices,
83                         DeviceType& device_type,
84                         std::string& input_file);
86 static void DisplayHelp();
88 static double ms_diff(struct timespec &t0, struct timespec &t1)
89 { return (t1.tv_sec - t0.tv_sec) * 1e3 + (t1.tv_nsec - t0.tv_nsec) / 1e6; }
92 int main(int argc, char *argv[])
93 {
94     // Catch ctrl-c to ensure a clean exit
95     signal(SIGABRT, exit);
96     signal(SIGTERM, exit);
98     // If there are no devices capable of offloading TIDL on the SoC, exit
99     uint32_t num_dla = Executor::GetNumDevices(DeviceType::DLA);
100     uint32_t num_dsp = Executor::GetNumDevices(DeviceType::DSP);
101     if (num_dla == 0 && num_dsp == 0)
102     {
103         std::cout << "TI DL not supported on this SoC." << std::endl;
104         return EXIT_SUCCESS;
105     }
107     // Process arguments
108     std::string config      = DEFAULT_CONFIG;
109     std::string input_file  = DEFAULT_INPUT;
110     int         num_devices = 1;
111     DeviceType  device_type = DeviceType::DLA;
112     ProcessArgs(argc, argv, config, num_devices, device_type, input_file);
114     if ((object_class_table = GetObjectClassTable(config)) == nullptr)
115     {
116         std::cout << "No object classes defined for this config." << std::endl;
117         return EXIT_FAILURE;
118     }
120     if (input_file == DEFAULT_INPUT)  is_default_input = true;
121     if (input_file == "camera")       is_camera_input = true;
122     if (input_file.length() > 2 &&
123         input_file.compare(input_file.length() - 2, 2, ".y") == 0)
124         is_preprocessed_input = true;
125     std::cout << "Input: " << input_file << std::endl;
126     std::string config_file = "../test/testvecs/config/infer/tidl_config_"
127                               + config + ".txt";
128     bool status = RunConfiguration(config_file, num_devices, device_type,
129                                    input_file);
131     if (!status)
132     {
133         std::cout << "ssd_multibox FAILED" << std::endl;
134         return EXIT_FAILURE;
135     }
137     std::cout << "ssd_multibox PASSED" << std::endl;
138     return EXIT_SUCCESS;
141 bool RunConfiguration(const std::string& config_file, int num_devices,
142                       DeviceType device_type, std::string& input_file)
144     DeviceIds ids;
145     for (int i = 0; i < num_devices; i++)
146         ids.insert(static_cast<DeviceId>(i));
148     // Read the TI DL configuration file
149     Configuration configuration;
150     bool status = configuration.ReadFromFile(config_file);
151     if (!status)
152     {
153         std::cerr << "Error in configuration file: " << config_file
154                   << std::endl;
155         return false;
156     }
157     if (device_type == DeviceType::DLA || device_type == DeviceType::DSP)
158         configuration.runFullNet = 1;
160     // setup input
161     int num_frames = is_default_input ? 3 : 1;
162     VideoCapture cap;
163     std::string image_file;
164     if (is_camera_input)
165     {
166         cap = VideoCapture(1);  // cap = VideoCapture("test.mp4");
167         if (! cap.isOpened())
168         {
169             std::cerr << "Cannot open camera input." << std::endl;
170             return false;
171         }
172         num_frames = NUM_VIDEO_FRAMES;
173         namedWindow("SSD_Multibox", WINDOW_AUTOSIZE | CV_GUI_NORMAL);
174     }
175     else
176     {
177         image_file = input_file;
178     }
180     try
181     {
182         // Create a executor with the approriate core type, number of cores
183         // and configuration specified
184         Executor executor(device_type, ids, configuration);
186         // Query Executor for set of ExecutionObjects created
187         const ExecutionObjects& execution_objects =
188                                                 executor.GetExecutionObjects();
189         int num_eos = execution_objects.size();
191         // Allocate input and output buffers for each execution object
192         std::vector<void *> buffers;
193         for (auto &eo : execution_objects)
194         {
195             size_t in_size  = eo->GetInputBufferSizeInBytes();
196             size_t out_size = eo->GetOutputBufferSizeInBytes();
197             ArgInfo in  = { ArgInfo(malloc(in_size),  in_size)};
198             ArgInfo out = { ArgInfo(malloc(out_size), out_size)};
199             eo->SetInputOutputBuffer(in, out);
201             buffers.push_back(in.ptr());
202             buffers.push_back(out.ptr());
203         }
205         #define MAX_NUM_EOS  4
206         struct timespec t0[MAX_NUM_EOS], t1;
208         // Process frames with available execution objects in a pipelined manner
209         // additional num_eos iterations to flush the pipeline (epilogue)
210         for (int frame_idx = 0;
211              frame_idx < num_frames + num_eos; frame_idx++)
212         {
213             ExecutionObject* eo = execution_objects[frame_idx % num_eos].get();
215             // Wait for previous frame on the same eo to finish processing
216             if (eo->ProcessFrameWait())
217             {
218                 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t1);
219                 double elapsed_host =
220                                 ms_diff(t0[eo->GetFrameIndex() % num_eos], t1);
221                 double elapsed_device = eo->GetProcessTimeInMilliSeconds();
222                 double overhead = 100 - (elapsed_device/elapsed_host*100);
224                 std::cout << "frame[" << eo->GetFrameIndex() << "]: "
225                           << "Time on device: "
226                           << std::setw(6) << std::setprecision(4)
227                           << elapsed_device << "ms, "
228                           << "host: "
229                           << std::setw(6) << std::setprecision(4)
230                           << elapsed_host << "ms ";
231                 std::cout << "API overhead: "
232                           << std::setw(6) << std::setprecision(3)
233                           << overhead << " %" << std::endl;
235                 WriteFrameOutput(*eo, configuration);
236             }
238             // Read a frame and start processing it with current eo
239             if (ReadFrame(*eo, frame_idx, configuration, num_frames,
240                           image_file, cap))
241             {
242                 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t0[frame_idx % num_eos]);
243                 eo->ProcessFrameStartAsync();
244             }
245         }
247         for (auto b : buffers)
248             free(b);
250     }
251     catch (tinn::Exception &e)
252     {
253         std::cerr << e.what() << std::endl;
254         status = false;
255     }
257     return status;
261 bool ReadFrame(ExecutionObject &eo, int frame_idx,
262                const Configuration& configuration, int num_frames,
263                std::string& image_file, VideoCapture &cap)
265     if (frame_idx >= num_frames)
266         return false;
267     eo.SetFrameIndex(frame_idx);
269     char*  frame_buffer = eo.GetInputBufferPtr();
270     assert (frame_buffer != nullptr);
271     int channel_size = configuration.inWidth * configuration.inHeight;
273     Mat image;
274     if (! image_file.empty())
275     {
276         if (is_preprocessed_input)
277         {
278             std::ifstream ifs(image_file, std::ios::binary);
279             ifs.seekg(frame_idx * channel_size * 3);
280             ifs.read(frame_buffer, channel_size * 3);
281             bool ifs_status = ifs.good();
282             ifs.close();
283             orig_width  = configuration.inWidth;
284             orig_height = configuration.inHeight;
285             return ifs_status;  // already PreProc-ed
286         }
287         else
288         {
289             image = cv::imread(image_file, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
290             if (image.empty())
291             {
292                 std::cerr << "Unable to read from: " << image_file << std::endl;
293                 return false;
294             }
295         }
296     }
297     else
298     {
299         // 640x480 camera input, process one in every 5 frames,
300         // can adjust number of skipped frames to match real time processing
301         if (! cap.grab())  return false;
302         if (! cap.grab())  return false;
303         if (! cap.grab())  return false;
304         if (! cap.grab())  return false;
305         if (! cap.grab())  return false;
306         if (! cap.retrieve(image)) return false;
307     }
309     // scale to network input size
310     Mat s_image, bgr_frames[3];
311     orig_width  = image.cols;
312     orig_height = image.rows;
313     cv::resize(image, s_image,
314                Size(configuration.inWidth, configuration.inHeight),
315                0, 0, cv::INTER_AREA);
316     cv::split(s_image, bgr_frames);
317     memcpy(frame_buffer,                bgr_frames[0].ptr(), channel_size);
318     memcpy(frame_buffer+1*channel_size, bgr_frames[1].ptr(), channel_size);
319     memcpy(frame_buffer+2*channel_size, bgr_frames[2].ptr(), channel_size);
320     return true;
323 // Create frame with boxes drawn around classified objects
324 bool WriteFrameOutput(const ExecutionObject &eo,
325                       const Configuration& configuration)
327     // Asseembly original frame
328     int width  = configuration.inWidth;
329     int height = configuration.inHeight;
330     int channel_size = width * height;
331     Mat frame, r_frame, bgr[3];
333     unsigned char *in = (unsigned char *) eo.GetInputBufferPtr();
334     bgr[0] = Mat(height, width, CV_8UC(1), in);
335     bgr[1] = Mat(height, width, CV_8UC(1), in + channel_size);
336     bgr[2] = Mat(height, width, CV_8UC(1), in + channel_size*2);
337     cv::merge(bgr, 3, frame);
339     int frame_index = eo.GetFrameIndex();
340     char outfile_name[64];
341     if (! is_camera_input && is_preprocessed_input)
342     {
343         snprintf(outfile_name, 64, "frame_%d.png", frame_index);
344         cv::imwrite(outfile_name, frame);
345         printf("Saving frame %d to: %s\n", frame_index, outfile_name);
346     }
348     // Draw boxes around classified objects
349     float *out = (float *) eo.GetOutputBufferPtr();
350     int num_floats = eo.GetOutputBufferSizeInBytes() / sizeof(float);
351     for (int i = 0; i < num_floats / 7; i++)
352     {
353         int index = (int)    out[i * 7 + 0];
354         if (index < 0)  break;
356         int   label = (int)  out[i * 7 + 1];
357         float score =        out[i * 7 + 2];
358         int   xmin  = (int) (out[i * 7 + 3] * width);
359         int   ymin  = (int) (out[i * 7 + 4] * height);
360         int   xmax  = (int) (out[i * 7 + 5] * width);
361         int   ymax  = (int) (out[i * 7 + 6] * height);
363         object_class_t *object_class = GetObjectClass(object_class_table,
364                                                       label);
365         if (object_class == nullptr)  continue;
367 #if 0
368         printf("(%d, %d) -> (%d, %d): %s, score=%f\n",
369                xmin, ymin, xmax, ymax, object_class->label, score);
370 #endif
372         cv::rectangle(frame, Point(xmin, ymin), Point(xmax, ymax),
373                       Scalar(object_class->color.blue,
374                              object_class->color.green,
375                              object_class->color.red), 2);
376     }
378     // output
379     cv::resize(frame, r_frame, Size(orig_width, orig_height));
380     if (is_camera_input)
381     {
382         cv::imshow("SSD_Multibox", r_frame);
383         waitKey(1);
384     }
385     else
386     {
387         snprintf(outfile_name, 64, "multibox_%d.png", frame_index);
388         cv::imwrite(outfile_name, r_frame);
389         printf("Saving frame %d with SSD multiboxes to: %s\n",
390                frame_index, outfile_name);
391     }
393     return true;
397 void ProcessArgs(int argc, char *argv[], std::string& config,
398                  int& num_devices, DeviceType& device_type,
399                  std::string& input_file)
401     const struct option long_options[] =
402     {
403         {"config",      required_argument, 0, 'c'},
404         {"num_devices", required_argument, 0, 'n'},
405         {"device_type", required_argument, 0, 't'},
406         {"image_file",  required_argument, 0, 'i'},
407         {"help",        no_argument,       0, 'h'},
408         {"verbose",     no_argument,       0, 'v'},
409         {0, 0, 0, 0}
410     };
412     int option_index = 0;
414     while (true)
415     {
416         int c = getopt_long(argc, argv, "c:n:t:i:hv", long_options, &option_index);
418         if (c == -1)
419             break;
421         switch (c)
422         {
423             case 'c': config = optarg;
424                       break;
426             case 'n': num_devices = atoi(optarg);
427                       assert (num_devices > 0 && num_devices <= 4);
428                       break;
430             case 't': if (*optarg == 'e')
431                           device_type = DeviceType::DLA;
432 #if 0
433                       else if (*optarg == 'd')
434                           device_type = DeviceType::DSP;
435 #endif
436                       else
437                       {
438                           //std::cerr << "Invalid argument to -t, only e or d"
439                           std::cerr << "Invalid argument to -t, only e"
440                                        " allowed" << std::endl;
441                           exit(EXIT_FAILURE);
442                       }
443                       break;
445             case 'i': input_file = optarg;
446                       break;
448             case 'v': __TI_show_debug_ = true;
449                       break;
451             case 'h': DisplayHelp();
452                       exit(EXIT_SUCCESS);
453                       break;
455             case '?': // Error in getopt_long
456                       exit(EXIT_FAILURE);
457                       break;
459             default:
460                       std::cerr << "Unsupported option: " << c << std::endl;
461                       break;
462         }
463     }
466 void DisplayHelp()
468     std::cout << "Usage: ssd_multibox\n"
469                  "  Will run ssd_multibox network to perform multi-objects"
470                  " classification.\n  Use -c to run a different"
471                  "  segmentation network. Default is jdetnet.\n"
472                  "Optional arguments:\n"
473                  " -c <config>          Valid configs: jdetnet, jdetnet_512x256\n"
474                  " -n <number of cores> Number of cores to use (1 - 4)\n"
475                  " -t <d|e>             Type of core. d -> DSP, e -> DLA\n"
476                  "                      Only support DLA for now\n"
477                  " -i <image>           Path to the image file\n"
478                  "                      Default is 1 frame in testvecs\n"
479                  " -i camera            Use camera as input\n"
480                  " -v                   Verbose output during execution\n"
481                  " -h                   Help\n";