展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 业界资讯 > 还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

开篇前几日与一位从事开发3年的朋友小李聊天,得知他所在的企业正在进行机器学习相关的项目。最近,他接到了一个任务,就是将训练好的机器学习模型进行部署。这可愁坏了小李,他接触机器学习开发差不多有小半年了,主要从事收集数据、数据清洗、搭建环境、训练模型、模型评估的相关工作,但做模型部署还是第一次。于是,我根据自己的经验针对机器学习的模型部署进行了科普。如图1所示,在传统编程中,我们将规则和数据传递给程序获得我们想要的答案,而对于机器学习而言,我们是通过答案和数据训练出规则,这个规则就是机器学习的模型。图1传

本文目录

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    开篇

    前几日与一位从事开发3年的朋友小李聊天,得知他所在的企业正在进行机器学习相关的项目。最近,他接到了一个任务,就是将训练好的机器学习模型进行部署。这可愁坏了小李,他接触机器学习开发差不多有小半年了,主要从事收集数据、数据清洗、搭建环境、训练模型、模型评估的相关工作,但做模型部署还是第一次。

    于是,我根据自己的经验针对机器学习的模型部署进行了科普。如图1 所示,在传统编程中,我们将规则和数据传递给程序获得我们想要的答案,而对于机器学习而言,我们是通过答案和数据训练出规则,这个规则就是机器学习的模型。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图1 传统编程和机器学习的区别

    而机器学习的模型部署就是要将这个规则(模型)部署到需要应用机器学习的终端上。如图2 所示,机器学习所训练出来的模型,可以理解为函数、API或者SDK,部署到对应的终端上(图中灰色部分)。部署之后终端就具备模型所赋予的能力,此时输入新的数据就可以根据规则(模型)得到预测的结果。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图2 机器学习模型部署原理

    TensorFlow 机器学习部署框架

    小李听了我的介绍表示能够理解,并饶有兴致地将他们项目的部署情况向我全盘托出,想征求我的意见。如图3所示,他们要将一个图像识别的模型分别部署到IOS、Android、树莓派、Web浏览器以及服务器端。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图3 模型部署场景

    从部署的应用场景来看,具有轻量级、跨平台的特点。同一个机器学习模型要部署到多个不同的平台,每个平台的存储和运算能力都不相同。同时,还是兼顾模型运行的可用性、性能、安全性、可扩展性,需要使用相对稳定的大平台。于是,我把TensorFlow 的机器学习部署框架推荐给他。如图4所示,TensorFlow的部署框架针对不同平台分别提供组件进行支撑。其中Android、IOS、树莓派对应的是TensorFlow Lite,它是专门用于移动端的模型部署框架。浏览器端可以使用TensorFlow.js,而服务器端可以使用TensorFlow Serving。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图4 TensorFlow 机器学习模型部署框架

    TensorFlow Lite 实际操作

    小李想了解更加具体的部署过程,刚好我手上有一个项目用到了TensorFlow 的部署框架,于是将其过程演示给他看看。这个项目是要将“猫狗识别”的模型部署到Android 手机上,由于IOS 、Android、树莓派、浏览器都属于客户端,其拥有的运算资源不可能和服务器相比。特别是移动端的应用都有轻量、低延迟、高效、隐私保护、省电等特点,因此TensorFlow 对其进行的专门的部署设计,并使用TensorFlow Lite 对其进行部署。

    利用TensorFlow Lite 对模型进行部署需要三步:

    1.  使用TensorFlow 训练模型。
    2.  转化TensorFlow Lite 格式。
    3. 使用TensorFlow Lite 解释器加载执行。

    第一步,我们在模型训练已经完成了,第二步是将生成好的模型转化成TensorFlow Lite 能够识别和使用的模式格式。正如上面所提到的,模型是在移动端使用的需要考虑各方面的问题,因此需要针对移动端生成专门的文件格式。第三部就是将转化好的TensorFlow Lite文件加载到移动端的解释器中并执行。

    由于我们的重点在模型的部署,因此第一步的训练模型暂时跳过,也就是假设你已经训练好模型了。针对第二步的模型转化可以参考图5,TensorFlow 的模型会通过Converter 将其转化成后缀是”.tflite”的模型文件,然后发布到不同的平台,通过每个平台上的解释器对其进行解释和加载。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图5 TensorFlow Lite 模型转化架构

    模型保存和转化

    上面介绍了TensorFlow Lite 的架构,这里需要将模型保存为TensorFlow 模型,并对其进行转化。如图6 所示,我们调用TensorFlow 中的saved_model.save方法将model(训练好的模型)保存在指定目录中。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图6 保存TensorFlow 模型

    保存完模型之后就是转化模型了,如图7 所示,调用TensorFlow Lite 中的TFLiteConverter包中的from_saved_model方法生成converter(模型转化器)的实例,然后调用converter中的convert方法对模型进行转化,并将转换好的文件保存到指定目录。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图7 转化为tflite 模型格式

    加载应用模型

    由于本例是针对Android 系统的模型部署,因此需要在Android 中引入TensorFlow Lite的依赖。如图8 所示,引入TensorFlow Lite的依赖,同时在aaptOptions 中设置noCompress 为“tflite”意思是对与“tflite”的文件不进行压缩,如果设置压缩Android系统可能无法识别tflite的文件。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图8 项目中引入TensorFlow Lite的依赖

    配置好依赖之后,再将转换好的tflite文件拷贝到assets文件下面,如图9所示,等下会加载这个文件执行机器学习的模型。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图9 添加tflite文件

    添加完tflite文件之后,我们会创建Classifier 分类器,用来对“猫狗”图片进行分类。如图10 所示,在Classifer中的init中会对解释器(interpreter)进行初始化,调用loadModuleFlie方法加载tflite文件,同时指定分类标签(labelList),这里的标签就是“cat dog”(猫狗)。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图10 初始化解释器

    在创建分类器之后,就是利用猫狗的分类模型对图片进行识别了。也就是在Classifier类中,如图10所示,convertBitmapToByteBuffer方法输入参数是bitmap,这个是我们输入的猫狗的图片,在这个方法中会对其进行转化,特别注意的是在for 循环中对红绿蓝三个通道转化,将转换的结果放入到byteBuffer 中并且返回。recoginzeImage 方法会调用convertBitmapToByteBuffer,并利用解释器interpreter 的run方法执行图片识别的工作,也就是利用机器学习的模型识别猫狗的图片。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图11 对图片进行识别

    上面的图形转化过程过于抽象,我们将其具体为图12 所示内容。我们输入的图像是图左上方的395*500的图片,会把imageView中的图片转化为bitmap的形式。由于我们的模型输入需要224*224 的格式,因此需要做一次转换。接着,把像素放入到224*224 的ByteBuffer的数组中保存,最后对RGB(红绿蓝)的像素进行归一化(除以255),作为模型的输入参数。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图12 输入图像的转化过程

    到这里机器学习模型的加载和应用就完成,当然还少不了输入的文件和布局。如图13 所示,我们在drawable 文件夹下面存放需要预测的图片(猫狗图片)。然后在layout下面创建activity_image_classifier.xml文件用来构建存放ImageView。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图13 输入图片文件和布局文件

    最后,创建ImageClassifierActivity 用来展示图片和响应识别图片的事件。如图14 所示,在initViews方法中绑定每张图片的onclick事件,然后在onclick方法中调用recoginzie Image方法对图片进行识别。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图14 在onclick 中执行图片识别

    让我们来看看效果。如图15 所示,当点击对应图片以后会显示“dog”的提示,表示预测结果。

    还不会机器学习模型部署?15 张图带你走进TensorFlow 部署框架!

    图15 演示效果

    回顾整个过程并不复杂,我将TensorFlow lite 部署模型总结为如下几步:

    1.  保存机器学习模型。
    2. 转化模型为tflite格式。
    3.  加载tflite格式的模型。
    4.  利用解释器加载模型。
    5.  输入参数预测结果。

    想更进一步学习TensorFlow 模型部署技能的同学,可以去学TensorFlow的官方课程,在中国大学MOOC上注册一个账号,免费学习:​​https://www.icourse163.org/course/youdao-1467217161?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_。​​

    还有谷歌开发者专家做的部署在线讲解和答疑,非常不错,推荐想初步了解TensorFlow 部署功能的同学关注看看 ​​https://zhibo.51cto.com/liveDetail/373。​​

    结尾

    小李听了我对机器学习模型部署的讲解以及了解TensorFlow 部署的过程以后,对部署实操更是跃跃欲试。我觉得用TensorFlow 部署过程逻辑清晰,方法简单易行,对于3-5年经验的开发人员来说容易上手。另外,TensorFlow官方还提供了《TensorFlow入门实操课程》,适合机器学习零基础的新手:​​https://www.icourse163.org/course/youdao-1460578162?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_。​​

    作者介绍

    崔皓,51CTO社区编辑,资深架构师,拥有20年架构经验。曾任惠普技术专家,参与多个机器学习项目,撰写、翻译20多篇机器学习、NLP等热门技术文章。《分布式架构原理与实践》作者。

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    业界资讯 人工智能 机器学习
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    Aperty macOS版
    Aperty macOS版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw macOS版
    AionClaw macOS版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy macOS版
    Loomy macOS版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirBuddy 3 macOS版
    AirBuddy 3 macOS版

    AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

    AirServer macOS版
    AirServer macOS版

    AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

    AnyDesk macOS版
    AnyDesk macOS版

    AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

    WINDOWS 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    PixTV 网页版
    PixTV 网页版

    PixTV 是一款在浏览器中使用的 AI 视觉内容创作平台,提供图片、视频、音频、文字生成、AI 分镜、局部重绘、提示词反推和无限画布等工具,适合短剧、漫剧、广告及社交媒体内容制作。

    讯飞绘文 网页版
    讯飞绘文 网页版

    讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

    Maya(Autodesk Maya) Windows版
    Maya(Autodesk Maya) Windows版

    Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

    Aperty Windows版
    Aperty Windows版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw Windows版
    AionClaw Windows版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy Windows版
    Loomy Windows版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。