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开发教程:如何利用谷歌Vision Kit纸盒制作人类侦察器?
发布时间:2019-09-15

  近年就人工智能这个议题,在报纸杂志,或各式各样的研讨会中,也能够找到与人工智能有关的讨论;加上数年全球掀起Maker风,世界各地都大量地使用各种不同的电子开发板例如Microbit、Arduino或树莓派等,制作出多样化的Maker专案。两者结合,可考虑用Google AIY Project进行制作,毕竟AIY简单易用,适合学生以及Maker将人工智能的技术应用到自己制作的作品。以下是我们学校制作相关设计作品的心得及经历。

  如果曾经尝试学习人工智能技术,一定会浏览过有关Python代码或Tensorflow的资料。从安装、设定、和写代码建立人工智能模型等,对一般用家而言,可能会感到困难,尤其是后期设立的TensorFlow Playground,实在不见得容易明白和使用。

  毕竟人工智能技术是由数学理论课程所延伸,例如高等数学、线性代数、概率与统计学等发展出来。故此要发展学习人工智能技术,首先要对数学有一定程度的认识,换而言之,对于一些没有高等数学的人士较难上手。Google AIY Project的理念就是想将这些艰深的部分去除,让没有此类学习背景的普罗大众也可以运用套件制作自己的项目,让大家以简易方法体验人工智能。

  我们学校的专案是利用AIY Vision Kit 视觉套件,制作出「人类检测器」,情景有点像电影「捉鬼敢死队」中的幽灵探测器。整个习作是利用AIY Vision Kit里的镜头作为输入,通过视觉辨识在镜头中是否有人脸的存在,继而驱动伺服马达,驱动指针指显示有没有人。先为大家介绍套件中的预设编程,试用后,再改良预设编程成为自己的项目。

  在「人类检测器」中,使用AIY Vision Kit version1.1,而套件里已经包含所需的电子零件,包括Raspberry Pi Zero WH、Vision Bonnet 和 Raspberry Pi Camera v2镜头等配件。另外,因应人类检测器,另行购置一个伺服马达,以及制作外观的物料,而我们选择了木条和木板。

  接着是组装AIY Vision Kit,会组装的version1.1套件。至于此方面详细装嵌方法和基本设定,大家可以浏览AIY官方网站,内有详尽指引。官方网站指出大概1.5小时可以完成整个装嵌,非常简易。套件中,包括一张已经预载AIY系统的Micro SDcard,但由推出至今,或许已有更新版本,而网站也有提醒可以到GitHub下载最新的系统映像,并烧录到SD卡中,务求令系统运作时有最佳效果。

  因为AIY Vision Kit套件的体积个非常小巧,预设所有零件会藏在盒件里,故此当中的接驳线需要扭曲,以配合其他零件位置,尤其要注意的是Vision Bonnet、Raspberry Pi Zero WH和Raspberry Pi Camera v2他们之间的接驳线需要多次扭曲。亦因此,他们很容易因扭动的弹性而松脱,以致接触不良,零套件不能运作,笔者就花了很多个小时,才查找此原因。

  AIY Vision Kit 线材紧密,大家需要特别注意是否会导致松脱,而引致接触不良。

  当AIY套件已经完成装嵌,就可以开始在套件上编写代码。编写代码有两种方法,一是使用平板电脑或智能手机到Google Play Store下载及安装AIY Projects App,然后用App编程,再将代码经Wi-Fi上载至硬件。

  方法二是将屏幕、鼠标和键盘连接到AIY套件,就如一般的电脑,直接操控。笔者较为喜欢方法二,因为操控方面比较直接。但如果读者觉得要将套件连接至屏幕及鼠标等周边设备,感到十分不便,可考虑使用一些远端操作软件,例如VNC Viewer等,以便在另一部电脑登入并操控AIY套件,全程免插线,省去很多麻烦。

  接下来,我们就可以尝试套件中的预设代码。每次当AIY的系统启动时,他会自动启动JoyDetector Demo,只要将镜头对向展出笑容的人脸,套件上的LED灯就会转为黄色,非常有趣。此时,你已经在使用人工智能中的机器学习模型,模型会分析视觉中的人脸是否有笑容,从而再决定下一步的动作。

  接着就是学习将代码终止下来,日后才可以运行自己设计的代码。我们需要在Terminal中输入下列的指令,便能够将这代码终止下来,下次系统启动时,就不会自动运行。

  掌握了Google AIY Vision Kit的硬件组装,也有了基本测试经验后,接下来将会为人类检测器及加入编程。此外 ,本文也找到一些有趣的例子供大家参考。

  试玩示范代码后,建议大家也可试玩系统或官网中其他代码。有些需要使用镜头的代码,如 「image_classification_camera.py」,能通过镜头辨认出来视觉中的物件。另一些不需要使用镜头的预设代码, 例如Dish Classifier,就可以由一幅相片中,分辨出相片中有甚么食物,即使你不懂得人工智能的原理,也可以很容易地操作这些代码。

  现在开始制作「人类检测器」,过程里会使用到GPIO接驳伺服马达,因此需要使用Bonnet板上的接口,大家可按照下面的线及Bonnet板上的接口接驳起来。

  接着会制作一个简单的支架,将AIY Vision kit及伺服马达固定起来。最后,在伺服马达的延长杆贴上指针就完成硬件上的装嵌。

  代码方面,四不像必中一肖图动物为了遮挡这。可以参照GPIO资料夹中的预设代码码「servo_example.py」与「face_detection_camera.py」,再加以修改及结合。以下是我们组合的「人类检测器」代码,命名为HumanDetect.py。知道中国男足弱为何还邀请?曝国足拒绝参加美洲杯澳洲顶替!新结合及修改的代码码,可以放在AIY套件中的任何位置,笔者喜欢将代码放在AIY的套件桌面上,就像一般个人电脑一样。以下会讲解以下代码中的细节。

  储存代码HumanDetect.py后,再利用Python3 IDE执行此代码,「人类检测器」就会运作起来。

  当Vision Kit执行使用镜头的预设代码,例如face_camera_trigger.py。当执行数次后,它偶尔会出现不能再继续运作的情况,而再次执行代码后,会出现错误讯息。笔者认为是AIY Vision Kit未能够停止之前运作中的Python代码,其后遇上此情况,在terminal中,输入指令「killall python」,之前的代码就可强制停止所有代码,接着预设代码就可以再次执行。



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