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>
  39
  40 #include <queue>
  41 #include <vector>
  42 #include <cstdio>
  43
  44 #include "executor.h"
  45 #include "execution_object.h"
  46 #include "configuration.h"
  47 #include "../segmentation/object_classes.h"
  48
  49 #include "opencv2/core.hpp"
  50 #include "opencv2/imgproc.hpp"
  51 #include "opencv2/highgui.hpp"
  52 #include "opencv2/videoio.hpp"
  53
  54 #define NUM_VIDEO_FRAMES  100
  55 #define DEFAULT_CONFIG    "jdetnet"
  56 #define DEFAULT_INPUT     "../test/testvecs/input/preproc_0_768x320.y"
  57
  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;
  65
  66 using namespace tinn;
  67 using namespace cv;
  68
  69
  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);
  73
  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);
  79
  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);
  85
  86 static void DisplayHelp();
  87
  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; }
  90
  91
  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);
  97
  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     }
 106
 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);
 113
 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     }
 119
 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);
 130
 131     if (!status)
 132     {
 133         std::cout << "ssd_multibox FAILED" << std::endl;
 134         return EXIT_FAILURE;
 135     }
 136
 137     std::cout << "ssd_multibox PASSED" << std::endl;
 138     return EXIT_SUCCESS;
 139 }
 140
 141 bool RunConfiguration(const std::string& config_file, int num_devices,
 142                       DeviceType device_type, std::string& input_file)
 143 {
 144     DeviceIds ids;
 145     for (int i = 0; i < num_devices; i++)
 146         ids.insert(static_cast<DeviceId>(i));
 147
 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;
 159
 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     }
 179
 180     // Determine input frame size from configuration
 181     size_t frame_sz = configuration.inWidth * configuration.inHeight *
 182                       configuration.inNumChannels;
 183
 184     try
 185     {
 186         // Create a executor with the approriate core type, number of cores
 187         // and configuration specified
 188         Executor executor(device_type, ids, configuration);
 189
 190         // Query Executor for set of ExecutionObjects created
 191         const ExecutionObjects& execution_objects =
 192                                                 executor.GetExecutionObjects();
 193         int num_eos = execution_objects.size();
 194
 195         // Allocate input and output buffers for each execution object
 196         std::vector<void *> buffers;
 197         for (auto &eo : execution_objects)
 198         {
 199             ArgInfo in  = { ArgInfo(malloc(frame_sz), frame_sz)};
 200             ArgInfo out = { ArgInfo(malloc(frame_sz), frame_sz)};
 201             eo->SetInputOutputBuffer(in, out);
 202
 203             buffers.push_back(in.ptr());
 204             buffers.push_back(out.ptr());
 205         }
 206
 207         #define MAX_NUM_EOS  4
 208         struct timespec t0[MAX_NUM_EOS], t1;
 209
 210         // Process frames with available execution objects in a pipelined manner
 211         // additional num_eos iterations to flush the pipeline (epilogue)
 212         for (int frame_idx = 0;
 213              frame_idx < num_frames + num_eos; frame_idx++)
 214         {
 215             ExecutionObject* eo = execution_objects[frame_idx % num_eos].get();
 216
 217             // Wait for previous frame on the same eo to finish processing
 218             if (eo->ProcessFrameWait())
 219             {
 220                 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t1);
 221                 double elapsed_host =
 222                                 ms_diff(t0[eo->GetFrameIndex() % num_eos], t1);
 223                 double elapsed_device = eo->GetProcessTimeInMilliSeconds();
 224                 double overhead = 100 - (elapsed_device/elapsed_host*100);
 225
 226                 std::cout << "frame[" << eo->GetFrameIndex() << "]: "
 227                           << "Time on device: "
 228                           << std::setw(6) << std::setprecision(4)
 229                           << elapsed_device << "ms, "
 230                           << "host: "
 231                           << std::setw(6) << std::setprecision(4)
 232                           << elapsed_host << "ms ";
 233                 std::cout << "API overhead: "
 234                           << std::setw(6) << std::setprecision(3)
 235                           << overhead << " %" << std::endl;
 236
 237                 WriteFrameOutput(*eo, configuration);
 238             }
 239
 240             // Read a frame and start processing it with current eo
 241             if (ReadFrame(*eo, frame_idx, configuration, num_frames,
 242                           image_file, cap))
 243             {
 244                 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t0[frame_idx % num_eos]);
 245                 eo->ProcessFrameStartAsync();
 246             }
 247         }
 248
 249         for (auto b : buffers)
 250             free(b);
 251
 252     }
 253     catch (tinn::Exception &e)
 254     {
 255         std::cerr << e.what() << std::endl;
 256         status = false;
 257     }
 258
 259     return status;
 260 }
 261
 262
 263 bool ReadFrame(ExecutionObject &eo, int frame_idx,
 264                const Configuration& configuration, int num_frames,
 265                std::string& image_file, VideoCapture &cap)
 266 {
 267     if (frame_idx >= num_frames)
 268         return false;
 269     eo.SetFrameIndex(frame_idx);
 270
 271     char*  frame_buffer = eo.GetInputBufferPtr();
 272     assert (frame_buffer != nullptr);
 273     int channel_size = configuration.inWidth * configuration.inHeight;
 274
 275     Mat image;
 276     if (! image_file.empty())
 277     {
 278         if (is_preprocessed_input)
 279         {
 280             std::ifstream ifs(image_file, std::ios::binary);
 281             ifs.seekg(frame_idx * channel_size * 3);
 282             ifs.read(frame_buffer, channel_size * 3);
 283             bool ifs_status = ifs.good();
 284             ifs.close();
 285             orig_width  = configuration.inWidth;
 286             orig_height = configuration.inHeight;
 287             return ifs_status;  // already PreProc-ed
 288         }
 289         else
 290         {
 291             image = cv::imread(image_file, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
 292             if (image.empty())
 293             {
 294                 std::cerr << "Unable to read from: " << image_file << std::endl;
 295                 return false;
 296             }
 297         }
 298     }
 299     else
 300     {
 301         // 640x480 camera input, process one in every 5 frames,
 302         // can adjust number of skipped frames to match real time processing
 303         if (! cap.grab())  return false;
 304         if (! cap.grab())  return false;
 305         if (! cap.grab())  return false;
 306         if (! cap.grab())  return false;
 307         if (! cap.grab())  return false;
 308         if (! cap.retrieve(image)) return false;
 309     }
 310
 311     // scale to network input size
 312     Mat s_image, bgr_frames[3];
 313     orig_width  = image.cols;
 314     orig_height = image.rows;
 315     cv::resize(image, s_image,
 316                Size(configuration.inWidth, configuration.inHeight),
 317                0, 0, cv::INTER_AREA);
 318     cv::split(s_image, bgr_frames);
 319     memcpy(frame_buffer,                bgr_frames[0].ptr(), channel_size);
 320     memcpy(frame_buffer+1*channel_size, bgr_frames[1].ptr(), channel_size);
 321     memcpy(frame_buffer+2*channel_size, bgr_frames[2].ptr(), channel_size);
 322     return true;
 323 }
 324
 325 // Create frame with boxes drawn around classified objects
 326 bool WriteFrameOutput(const ExecutionObject &eo,
 327                       const Configuration& configuration)
 328 {
 329     // Asseembly original frame
 330     int width  = configuration.inWidth;
 331     int height = configuration.inHeight;
 332     int channel_size = width * height;
 333     Mat frame, r_frame, bgr[3];
 334
 335     unsigned char *in = (unsigned char *) eo.GetInputBufferPtr();
 336     bgr[0] = Mat(height, width, CV_8UC(1), in);
 337     bgr[1] = Mat(height, width, CV_8UC(1), in + channel_size);
 338     bgr[2] = Mat(height, width, CV_8UC(1), in + channel_size*2);
 339     cv::merge(bgr, 3, frame);
 340
 341     int frame_index = eo.GetFrameIndex();
 342     char outfile_name[64];
 343     if (! is_camera_input && is_preprocessed_input)
 344     {
 345         snprintf(outfile_name, 64, "frame_%d.png", frame_index);
 346         cv::imwrite(outfile_name, frame);
 347         printf("Saving frame %d to: %s\n", frame_index, outfile_name);
 348     }
 349
 350     // Draw boxes around classified objects
 351     float *out = (float *) eo.GetOutputBufferPtr();
 352     int num_floats = eo.GetOutputBufferSizeInBytes() / sizeof(float);
 353     for (int i = 0; i < num_floats / 7; i++)
 354     {
 355         int index = (int)    out[i * 7 + 0];
 356         if (index < 0)  break;
 357
 358         int   label = (int)  out[i * 7 + 1];
 359         float score =        out[i * 7 + 2];
 360         int   xmin  = (int) (out[i * 7 + 3] * width);
 361         int   ymin  = (int) (out[i * 7 + 4] * height);
 362         int   xmax  = (int) (out[i * 7 + 5] * width);
 363         int   ymax  = (int) (out[i * 7 + 6] * height);
 364
 365         object_class_t *object_class = GetObjectClass(object_class_table,
 366                                                       label);
 367         if (object_class == nullptr)  continue;
 368
 369 #if 0
 370         printf("(%d, %d) -> (%d, %d): %s, score=%f\n",
 371                xmin, ymin, xmax, ymax, object_class->label, score);
 372 #endif
 373
 374         cv::rectangle(frame, Point(xmin, ymin), Point(xmax, ymax),
 375                       Scalar(object_class->color.blue,
 376                              object_class->color.green,
 377                              object_class->color.red), 2);
 378     }
 379
 380     // output
 381     cv::resize(frame, r_frame, Size(orig_width, orig_height));
 382     if (is_camera_input)
 383     {
 384         cv::imshow("SSD_Multibox", r_frame);
 385         waitKey(1);
 386     }
 387     else
 388     {
 389         snprintf(outfile_name, 64, "multibox_%d.png", frame_index);
 390         cv::imwrite(outfile_name, r_frame);
 391         printf("Saving frame %d with SSD multiboxes to: %s\n",
 392                frame_index, outfile_name);
 393     }
 394
 395     return true;
 396 }
 397
 398
 399 void ProcessArgs(int argc, char *argv[], std::string& config,
 400                  int& num_devices, DeviceType& device_type,
 401                  std::string& input_file)
 402 {
 403     const struct option long_options[] =
 404     {
 405         {"config",      required_argument, 0, 'c'},
 406         {"num_devices", required_argument, 0, 'n'},
 407         {"device_type", required_argument, 0, 't'},
 408         {"image_file",  required_argument, 0, 'i'},
 409         {"help",        no_argument,       0, 'h'},
 410         {"verbose",     no_argument,       0, 'v'},
 411         {0, 0, 0, 0}
 412     };
 413
 414     int option_index = 0;
 415
 416     while (true)
 417     {
 418         int c = getopt_long(argc, argv, "c:n:t:i:hv", long_options, &option_index);
 419
 420         if (c == -1)
 421             break;
 422
 423         switch (c)
 424         {
 425             case 'c': config = optarg;
 426                       break;
 427
 428             case 'n': num_devices = atoi(optarg);
 429                       assert (num_devices > 0 && num_devices <= 4);
 430                       break;
 431
 432             case 't': if (*optarg == 'e')
 433                           device_type = DeviceType::DLA;
 434 #if 0
 435                       else if (*optarg == 'd')
 436                           device_type = DeviceType::DSP;
 437 #endif
 438                       else
 439                       {
 440                           //std::cerr << "Invalid argument to -t, only e or d"
 441                           std::cerr << "Invalid argument to -t, only e"
 442                                        " allowed" << std::endl;
 443                           exit(EXIT_FAILURE);
 444                       }
 445                       break;
 446
 447             case 'i': input_file = optarg;
 448                       break;
 449
 450             case 'v': __TI_show_debug_ = true;
 451                       break;
 452
 453             case 'h': DisplayHelp();
 454                       exit(EXIT_SUCCESS);
 455                       break;
 456
 457             case '?': // Error in getopt_long
 458                       exit(EXIT_FAILURE);
 459                       break;
 460
 461             default:
 462                       std::cerr << "Unsupported option: " << c << std::endl;
 463                       break;
 464         }
 465     }
 466 }
 467
 468 void DisplayHelp()
 469 {
 470     std::cout << "Usage: ssd_multibox\n"
 471                  "  Will run ssd_multibox network to perform multi-objects"
 472                  " classification.\n  Use -c to run a different"
 473                  "  segmentation network. Default is jdetnet.\n"
 474                  "Optional arguments:\n"
 475                  " -c <config>          Valid configs: jdetnet, jdetnet_512x256\n"
 476                  " -n <number of cores> Number of cores to use (1 - 4)\n"
 477                  " -t <d|e>             Type of core. d -> DSP, e -> DLA\n"
 478                  "                      Only support DLA for now\n"
 479                  " -i <image>           Path to the image file\n"
 480                  "                      Default is 1 frame in testvecs\n"
 481                  " -i camera            Use camera as input\n"
 482                  " -v                   Verbose output during execution\n"
 483                  " -h                   Help\n";
 484 }
 485