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文本图片特征检索

功能介绍​

CLIP 是由OpenAI提出的一种多模态机器学习模型。该模型通过对大规模图像和文本对进行对比学习, 能够同时处理图像和文本, 并将它们映射到一个共享的向量空间中。本示例展示在RDK平台上利用CLIP进行图片管理与文本搜图的功能。

代码仓库： (https://github.com/D-Robotics/hobot_clip.git)

应用场景：利用CLIP图像特征提取器, 对图片进行管理, 进行图文搜图, 以图搜图等。

项目组成​

项目包含几个节点：

  • clip_encode_image: 图像编码器边缘端推理节点, 支持两种模式：
    • 本地模式：支持回灌输入, 输出图像编码特征。
    • 服务模式：基于Ros Action Server, 支持Clinet节点发送推理请求, 计算返回的图像编码特征。
  • clip_encode_text: 图像编码器边缘端推理节点, 支持两种模式：
    • 本地模式：支持回灌输入, 输出文本编码特征。
    • 服务模式：基于Ros Action Server, 支持Clinet节点发送推理请求, 计算返回的文本编码特征。
  • clip_manage: CLIP中继节点, 负责收发, 支持两种模式：
    • 入库模式：向图像编码节点 clip_encode_image 发送编码请求, 获取目标文件夹中图像编码特征, 将图像编码特征存储到本地SQLite数据库中。
    • 检索模式：向文本编码节点 clip_encode_text 发送编码请求, 获取目标文本编码特征。进一步将文本特征与数据库图像特征进行匹配, 获得匹配结果。
  • clip_msgs: CLIP系统的话题消息, action server的控制消息。

支持平台​

平台运行方式示例功能
RDK X5, RDK X5 ModuleUbuntu 22.04 (Humble)· 启动CLIP 入库/检索, 入库结果保存在本地/检索结果显示在Web
RDK S100, RDK S100PUbuntu 22.04 (Humble)· 启动CLIP 入库/检索, 入库结果保存在本地/检索结果显示在Web

算法信息​

模型平台输入尺寸推理帧率(fps)
clip image encoderX51x3x224x2244.6
clip image encoderS1001x3x224x224166.92

准备工作​

RDK平台​

  1. RDK已烧录好Ubuntu 22.04系统镜像。

  2. RDK已成功安装TogetheROS.Bot。

依赖安装​

pip3 install onnxruntime
pip3 install ftfy
pip3 install wcwidth
pip3 install regex

模型下载​

# 从Web端下载运行示例需要的模型文件。
wget http://archive.d-robotics.cc/models/clip_encode_text/text_encoder.tar.gz
sudo tar -xf text_encoder.tar.gz -C config

使用介绍​

RDK平台​

模式1 入库

设置clip_mode为“0”, 将"/root/config"目录下的图片文件入库, 存在"clip.db"数据库中。

（用户可根据需要, 更换需要入库的图片文件夹路径clip_storage_folder、存放的数据库名clip_db_file, 建议使用绝对路径。）

# 配置ROS2环境
source /opt/tros/humble/setup.bash

# 从tros.b的安装路径中拷贝出运行示例需要的配置文件。
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/clip_encode_image/config/ .

# 启动launch文件
ros2 launch clip_manage hobot_clip_manage.launch.py clip_mode:=0 clip_db_file:=clip.db clip_storage_folder:=/root/config

模式2 检索

设置clip_mode为“1”, 文本检索图片库clip.db, 输入文本为"a diagram", 检索结果存放在result目录下。

（用户可根据需要, 更换需要待检索的数据库名clip_db_file、待检索的文本名clip_text、检索结果路径clip_result_folder）

# 配置ROS2环境
source /opt/tros/humble/setup.bash

# 启动launch文件
ros2 launch clip_manage hobot_clip_manage.launch.py clip_mode:=1 clip_db_file:=clip.db clip_result_folder:=result clip_text:="a diagram"

检索结果可视化

打开另一个终端：启动Web服务查看检索结果, 确保index.html和检索结果result为同一级目录。

cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/clip_manage/config/index.html .
python -m http.server 8080

结果分析​

模式1 入库

入库成功终端日志：

[clip_manage-3] [WARN] [0000434374.492834334] [image_action_client]: Action client recved goal
[clip_manage-3] [WARN] [0000434374.493161250] [image_action_client]: Action client got lock
[clip_manage-3] [WARN] [0000434374.493402834] [image_action_client]: Sending goal, type: 1, urls size: 0
[clip_encode_image-1] [WARN] [0000434374.494557250] [encode_image_server]: Received goal request with type: 1
[clip_encode_image-1] [WARN] [0000434374.495408375] [encode_image_server]: Executing goal
[clip_encode_image-1] [WARN] [0000434379.674204836] [ClipImageNode]: Sub img fps: 1.58, Smart fps: 1.58, preprocess time ms: 1422, infer time ms: 218, post process time ms: 0
[clip_encode_image-1] [WARN] [0000434380.881684628] [ClipImageNode]: Sub img fps: 3.31, Smart fps: 3.31, preprocess time ms: 44, infer time ms: 216, post process time ms: 0
[clip_encode_image-1] [WARN] [0000434380.882277045] [encode_image_server]: Goal complete, task_result: 1
[clip_manage-3] [WARN] [0000434381.704573129] [image_action_client]: Get Result errorcode: 0
[clip_manage-3] [WARN] [0000434381.704934504] [ClipNode]: Storage finish, current num of database: 7.

模式2 检索

检索成功终端日志：

[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.509009119] [ClipNode]: Query start, num of database: 7.
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.509820786] [ClipNode]: Query finished! Cost 1 ms.
[clip_encode_text_node-2] [WARN] [0000435148.514026703] [clip_encode_text_node]: Clip Encode Text Node work success.
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.532558536] [ClipNode]: Query Result config/CLIP.png, similarity: 0.289350
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.540040328] [ClipNode]: Query Result config/dog.jpg, similarity: 0.228837
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.547667078] [ClipNode]: Query Result config/target_class.jpg, similarity: 0.224744
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.555092286] [ClipNode]: Query Result config/target.jpg, similarity: 0.207572
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.562450494] [ClipNode]: Query Result config/raw_unet.jpg, similarity: 0.198459
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.569500536] [ClipNode]: Query Result config/people.jpg, similarity: 0.174074
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.576885453] [ClipNode]: Query Result config/test.jpg, similarity: 0.174074
[clip_manage-3] [WARN] [0000435148.584450703] [text_action_client]: Get Result errorcode: 0

检索结果可视化

在PC端的浏览器输入http://IP:8080 即可查看图像检索结果（IP为设备IP地址）。

结果分析：按顺序依次可以看到检索文本与图片相似度依次检索结果。其中只有CLIP.png图片为本示例提供, 其他图片为用户实际config中图片, 因此预期可视化结果中只有首张图与示例中相同。

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