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过应用程序远程关闭车库开门器
李中宏
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我的妻子对我不断地打开车库门感到沮丧。老鼠会在一夜之间进来，我们会在房子的陷阱里找到它们。当然，我可以为我的车库开门器买一个便宜的 Wifi 适配器，然后通过应用程序远程关闭它们，但那有什么乐趣呢？我想我可以使用我新购买的 Google AIY Vision 套件，看看我可以用计算机视觉做什么！
对于那些想要熟悉 Vision Kit 的人，它由一个 Raspberry Pi Zero WH、一个 Raspberry Pi V2 相机和一个 Vision Bonnet（一个 Myriad 2450 ML 加速器）以及其他一些东西（LED、蜂鸣器）组成。在尝试了微笑检测器和其他示例之后，我想使用该套件。
我将套件放在一个小架子上，该架子安装在车库中，面向车库门。完全可选，但我将套件插入智能插头，因此它可以在晚上断电并在早上启动（它在一夜之间运行有什么意义？）。
首先，我需要为计算机视觉模型收集一些数据。我编写了一个简单的 Python 脚本来拍摄照片并使用时间戳保存。然后我设置了一个 cron 作业，从日出到日落每小时运行一次该脚本。我这样做了大约一周，以获得模型的良好照明范围和不同状态（一扇门打开，两扇门打开，两扇门都关闭，车库空，车库里有 1 或 2 辆车）。Python脚本代码如下：
#!/usr/bin/env python3
#Take some photos of the garage to further improve the image classifier
#Run hourly as a cron job during daylight hours
from datetime import datetime
from picamera import PiCamera, Color
#set the filename path for the garage photos
timenow = datetime.now()
timeStr = timenow.strftime("%m-%d-%Y-%H%M%S")
file_path = '/home/pi/garage_screenshots/garage_' + timeStr + '.jpg'
with PiCamera(sensor_mode=4, resolution=(1640, 1232), framerate=30) as camera:
camera.capture(file_path)
一旦我有足够的照片，我就利用了 Vision Kit教程中的Google Colab 。它运行一个默认的花卉分类模型，所以我不得不用我车库里的照片替换花卉照片。鉴于 Colab 只是一个临时实例，您必须在每次运行时将照片上传到 Colab。能够使用 Google GPU 来训练您的模型需要付出很小的代价。我创建了一个带有 2 个子文件夹的garage_photos 文件夹：打开和关闭。这些子文件夹与您将从模型中获得的推理标签对齐。我在打开的文件夹中填充了至少一个车库门打开的照片，并在关闭的文件夹中填充了两扇门都关闭的照片这是我在 Colab 中所做的更改：
python scripts/retrain.py \
--bottleneck_dir=tf_files/bottlenecks \
--how_many_training_steps=500 \
--model_dir=tf_files/models/ \
--summaries_dir=tf_files/training_summaries/$ARCHITECTURE \
--output_graph=tf_files/retrained_graph.pb \
--output_labels=tf_files/retrained_labels.txt \
--architecture=$ARCHITECTURE \
--image_dir=tf_files/garage_photos
所有其他步骤保持不变。我将 Google Colab 的本地副本保存到我的 Google Drive，这样我就不必每次运行 Colab 时都更新它。根据输出，我的模型在验证和测试数据方面的准确度低于 90 年代。对我来说已经足够好了，我可以不断添加更多照片来改进模型结果。
Colab 完成后，我下载了模型（创建了两个文件：retrained_graph.binaryproto 和 retrained_labels.txt）并将它们复制到 Raspberry Pi Zero。
现在，检查车库门状态的脚本！我也保持这个简单，添加一个 cron 作业来只运行一次脚本（接近黄昏，所以我改变时间，因为我们得到更多或更少的阳光）。我*大量*利用 Google 的mobilenet_based_classifier.py Python 脚本来输入模型参数并运行推理。结果出来后，我拍摄了一张相机（只是为了验证推理结果）并使用 smtplib 将车库门的状态和照片通过电子邮件发送给我和我的妻子。我还设置了一个 Twilio 试用帐户，以使用 Twilio API 发送车库门状态的文本消息（虽然没有图像，以保持更便宜）。当 cronjob 运行时，成功！
未来的改进？
下一个是什么？我认为下一步对我来说是自动化它！如果车库门是开着的，我还是得下楼把它关上。那是多大的痛苦？:) 如果程序检测到车库门是打开的，为什么不让程序关闭它呢？
这将是该项目的第 2 版。我开始使用视觉套件测试一个 2 通道继电器开关，并且我能够运行一个简单的脚本来打开和关闭每个继电器（但是男孩，鉴于它是一个Raspberry Pi 上带有 3.3V 逻辑的 5V 继电器！）。我计划将继电器的电线连接到车库门开启器的按钮，并在程序检测到门打开时触发它们。我还必须更新模型以区分两个车库门。现在我的模型只关心一扇门是开着还是关着。
我希望你喜欢这个项目。了解 Vision Kit 的内部工作原理，然后将其重新用于我家的实用工具，这很有趣。随时给我留下任何评论和/或反馈。谢谢！
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