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Espressif vient d’annoncer sur son blog la disponibilité de TensorFlow Lite Micro pour les SoC ESP32. Pour ceux qui ne connaissent pas encore, Tensor Flow est une plate-forme Open Source dédiée au machine learning soutenu par Google. Le code source est entièrement disponible sur GitHub ici. La version Lite Micro est une version allégée destinée aux micro-contrôleurs. 

TensorFlow Lite Micro pour les SoC ESP32 et autres micro-contrôleurs

TensorFlow Lite Micro (TFLM) est une version allégée encore expérimentale adaptée aux micro-contrôleurs.

TFLM est conçu pour exécuter des modèles de machine learning sur des micro-contrôleurs et d’autres appareils ne disposant que de quelques kilo-octets de mémoire.

Aucune compatibilité avec le système d’exploitation n’est nécessaire. Il ne nécessite aucune bibliothèque C ou C++ standard, ni d’allocation de mémoire dynamique. Le composant d’exécution principal n’utilise que 16 Ko sur un processeur Arm Cortex M3. Par exemple pour la reconnaissance vocale, TFLM n’occupe que 22 Ko de mémoire pour exécuter un modèle de détection de mot clé.

Plusieurs exemples sont disponibles dans le dépôt GitHub maintenu par Espressif ici.

Hello World

Cet exemple est conçu pour montrer les bases de l’utilisation de TensorFlow Lite For Microcontrollers.
Le modèle est entraîné pour répliquer une fonction «sinusoïdale» et génère un modèle de données pour faire clignoter les LED ou contrôler une animation, selon les capacités de l’appareil.

Plateformes Synopsis DesignWare ARC EM Arduino ESP32 SparkFun Edge STM32F746

Doorbell camera sonnette connectée avec reconnaissance faciale
Cet exemple montre comment créer une sonnette intelligente connectée avec un module ESP32-CAM (ESP-EYE chez Espressif). Il est basée sur l’exemple standard de détection de personne de TensorFlow. Lorsqu’une personne est détectée par la caméra (note détectée, non identifiée), un e-mail est envoyé avec l’image capturée à une adresse e-mail configurée. Cet exemple utilise un réseau de neurones de 250 Ko pour détecter les personnes dans les images capturées par la caméra.

Plateformes ESP32-EYE

Broches pré-configurées

• WROVER-KIT avec module OV2640 (TTGO T-Camera par exemple)
• ESP-EYE DevKit d’Espressif
• M5Stack Camera avec mémoire PSRAM
• M5Stack Camera F (Wide)
• ESP32-CAM de AI-Thinker
• Broches personnalisées par l’utilisateur (Power Down, Reset, XCLK, SIOD, SIOC, VSYNC, HREF, PCLK, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9)

Avant de compiler, plusieurs paramètres doivent être configurés. Exécuter cette commande pour lancer l’outil de configuration

idf.py menuconfig

Choisir le modèle de caméra, aller dans le menu Camera Pins -> Select Camera Pinout

SMTP Configuration pour saisir les paramètres de connexion à votre compte email (gmail par défaut)

Example Connection Configuration pour saisir les paramètres de connexion au réseau WiFi local

Une petite démonstration du fonctionnement sous la forme d’une animation GIF.

Plus de détail pour la compilation du projet sur le blog de Tensor Flow.

Image Recognition reconnaissance d’image
Cet exemple montre comment utiliser Tensorflow Lite Micro pour réaliser une reconnaissance d’image sur un kit de développement STM32F746 et un module de caméra STM32F4DIS-CAM. Il classe l’image capturée dans 1 des 10 classes différentes : Avion, Voiture, Oiseau, Chat, Cerf, Chien, Grenouille, Cheval, Navire et Camion.
Magic wand baguette magique

Cet exemple montre comment utiliser TensorFlow Lite pour exécuter un modèle de réseau neuronal de 20 kilo-octets afin de reconnaître les gestes avec un accéléromètre.

L’exemple d’application lit les données de l’accéléromètre sur une carte Arduino Nano 33 BLE Sense ou SparkFun Edge et indique quand il a détecté un geste, puis envoie le geste sur le port série.

Plateformes Arduino SparkFun Edge

Micro Speech reconnaissance vocale

Cet exemple montre comment exécuter un modèle de 20 Ko qui peut reconnaître 2 mots-clés, “oui” et “non”, à partir de données vocales.

L’application écoute son environnement avec un microphone et indique quand elle a détecté un mot en allumant une LED ou en affichant des données sur un écran,.

Le code a un faible encombrement (par exemple, environ 22 kilo-octets sur un Cortex M3) et n’utilise qu’environ 10 kilo-octets de RAM pour la mémoire de travail, il est donc capable de fonctionner sur des systèmes comme un STM32F103 avec seulement 20 kilo-octets de SRAM totale et 64 kilo-octets de Flash.

Plateformes Synopsis DesignWare ARC EM Arduino ESP32 SparkFun Edge STM32F746 macOS NXP FRDM K66F

Network Tester testeur réseau

Le but de cette application est de fournir un moyen rapide de tester différents réseaux.

Il contient un cas de test et un modèle de réseau par défaut (network_model.h), des données d’entrée par défaut (input_data.h) et des données de sortie attendues par défaut (expected_output_data.h). Les fichiers d’en-tête ont été créés à l’aide de la commande xxd.

Le modèle par défaut est un seul opérateur MaxPool2D, avec une forme d’entrée de {1, 4, 4, 1} et une forme de sortie de {1, 2, 2, 1}.

Il est possible de définir ses propres modèles.

Person detection 2 exemples de détection de personne

Cet exemple montre comment utiliser Tensorflow Lite pour exécuter un réseau neuronal de 250 kilo-octets afin de reconnaître les personnes dans les images capturées par une caméra.

Plateformes Synopsis DesignWare ARC EM Arduino ESP32 SparkFun Edge

Installer l’environnement ESP-IDF

Avant de pouvoir tester les exemples livrés, vous devez installer le framework ESP-IDF sur votre ordinateur.

Remarque. Le SDK ESP32 pour l’IDE Arduino n’est pas suffisant

Suivez les instructions de ce tutoriel

La page officielle décrivant la procédure d’installation pour Windows, macOS et Linux

Installer gmake (make) sur macOS (Mojave ou supérieur)

Sur macOS, la commande Make doit avoir une version supérieure à 3.81, ouvrez un Terminal pour vérifier la version installée

make --version

Il semble toutefois que la commande make pose des erreurs de compilation. Dans ce cas, il est préférable d’installer la commande gmake à l’aide de brew avec la commande

brew install make

ou

brew reinstall make

Pour vérifier la version installée, exécuter

gmake --version
GNU Make 4.3
Built for x86_64-apple-darwin18.7.0

Si le sujet vous intéresse, ce livre de Pete Warden et Daniel Situnayake est un bon point de départ

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