tensorflow学习笔记3：写一个mnist rpc服务

本篇做一个没有实用价值的mnist rpc服务，重点记录我在调试整合tensorflow和opencv时遇到的问题；

准备模型

mnist的基础模型结构就使用tensorflow tutorial给的例子，卷积-池化-卷积-池化-全连接-dropout-softmax，然后走常规的优化训练，得到一个错误率2.0%的结果；

然后准备一个单张图片的输入，一个(1, 28, 28, 1)的tensor，输入到模型里，得到一个单条的输出，给它们定好名字；

将模型保存下来：

加载模型

用c++写一个thrift rpc server，在handler的实例化阶段加载模型，加载过程与上一篇一致：

bool
MNISTRecognizeServletHandler::Init() {
  // init session
  Status status = NewSession(SessionOptions(), &session_);
  if (!status.ok()) {
    LOG(ERROR) << status.ToString();
    return false;
  } else {
    session_inited_ = true;
  }
  // load graph
  graph_def_ = new GraphDef();
  std::string model_path = FLAGS_model_path;
  status = ReadBinaryProto(Env::Default(), model_path, graph_def_);
  if (!status.ok()) {
    LOG(ERROR) << status.ToString();
    return false;
  } else {
    graph_loaded_ = true;
  }
  // prepare session
  status = session_->Create(*graph_def_);
  if (!status.ok()) {
    LOG(ERROR) << status.ToString();
    return false;
  } else {
    session_prepared_ = true;
  }
}

识别图片

接下来就可以识别图片了，输入是一个图片内容，输出是识别结果，这里是我耗时最多的部分，主要原因是对opencv不熟悉；

载入图片

  std::vector<uint8> vectordata(image_content.begin(), image_content.end());
  cv::Mat data_mat(vectordata, true);
  cv::Mat raw_image(cv::imdecode(data_mat, CV_LOAD_IMAGE_COLOR));
  //cv::Mat raw_image(cv::imdecode(data_mat, CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE));

这里从string将图片数据存入Mat，然后对图片进行解码；

解码时加载彩色图，其实也可以直接加载灰度图，但是因为我计划将一些图片的预处理过程封装成一个函数，所以这里就不加载成灰度图了；

图片预处理

  cv::Mat prepared_image;
  prepare_image(raw_image, prepared_image);

void prepare_image(const Mat& img, Mat& prepared_img） {
    cvtColor(img, prepared_img, CV_BGR2GRAY);
    resize(prepared_img, prepared_img, Size(INPUT_WIDTH, INPUT_HEIGHT));
    prepared_img =  - prepared_img;

}

预处理主要做了三件事，彩图转灰度图，转换大小，取反色；

这里的取反色浪费了我许多时间，一开始不知道要取反，直接丢进模型里，得到的识别结果非常差，总以为是从Mat往Tensor转换时出了问题，后来把tensorflow做模型训练时的python PIL输入数据和C++ opencv的Mat打印出来一比对，才发现灰度值反了；

Mat转Tensor

这里参考了tensorflow issue 8033的最佳答案，避免一次数据拷贝从而提升图像处理速度，我虽然不关心速度，但是也不想一行行的拷贝数据，所以就参考了这个方案；

  Tensor input_image(DT_FLOAT, TensorShape({, INPUT_WIDTH, INPUT_HEIGHT, }));
  float *p = input_image.flat<float>().data();
  cv::Mat input_mat(INPUT_WIDTH, INPUT_HEIGHT, CV_32FC1, p);
  prepared_image.convertTo(input_mat, CV_32FC1);

丢入模型

把输入准备好，再把输出取出来

  std::vector<std::pair<string, tensorflow::Tensor>> inputs = {
    {FLAGS_input_tensor_name, input_image},
  };
  std::vector<tensorflow::Tensor> outputs;
  Status status = session_->Run(inputs, {FLAGS_output_tensor_name}, {}, &outputs);

这里的input_tensor_name和output_tensor_name分别对应第一步准备模型时定好的名字；

得到结果

这一步做的有点丑，因为不知道有没有现成的对标numpy.argmax的函数，于是遍历了一遍输出tensor的buffer；

  Tensor prediction_tensor = outputs[];
  float *results = prediction_tensor.flat<float>().data();
  int ret = -;
  int max = ;
  for (int i = ; i < prediction_tensor.NumElements(); i++) {
    if (results[i] > max) {
      max = results[i];
      ret = i;
    }
  }

调用RPC

写一个python thrift client，读入图片内容，然后丢给rpc server

    thrift_client = ThriftClient(FLAGS.thrift_ip, FLAGS.thrift_port, MNISTRecognizeServlet)
    fh = open(FLAGS.image_path)
    img_buf = fh.read()
    v = thrift_client.Recognize(img_buf)
    print v