HaaS Python + AI 隆重登场使用 ESP32 + 摄像头机器视觉实现水果识别

2023-10-28

水果识别系统

现在很多农场里边使用摘采机器人识别水果进行水果摘采，盒马超市也使用自动识别称来识别水果种类自动计费。本案例则是使用HaaS Python对摄像头图像进行采集，并调用HaaS云端积木能力对水果进行识别。

1、背景知识

水果的种类繁多，识别种类越多，需要越多的水果图片数据进行模型训练。本章通过使用串口摄像头采集水果照片上传至云端进行识别。目前HaaS云端积木的水果检测识别功能可以检测图像中的所有水果，并返回水果的名称和置信度。水果识别可以识别60种常见的水果和16种坚果。比如：八月瓜、百香果、菠萝、菠萝蜜、草莓、橙子、脆瓜、甘蔗、桂圆、哈蜜瓜、海底椰、海红果、红毛丹、火龙果、桔子、蓝莓、梨、荔枝、李子、榴莲、蔓越莓、芒果、梅子、猕猴桃、木瓜、柠檬、牛油果、欧李、枇杷、苹果、葡萄、茄瓜、桑葚、沙果、沙棘果、山楂、山竹、蛇皮果、石榴、柿子、树莓、桃、桃胶、西瓜、西梅、仙人掌果、香瓜、香蕉、橡子、小番茄、杏子、雪莲果、杨梅、洋蒲桃、杨桃、椰子、银杏果、樱桃、柚子、枣、南瓜子、夏威夷果、巴旦木、开心果、杏仁、松子、板栗、核桃、榛子、白果、碧根果、腰果、花生、葡萄干、葵花子、西瓜子等。

1.1、场景功能拆解

实验整体步骤如下：

1. 连接硬件
2. HaaS云端积木平台创建设备
3. 设备端开发
4. 运行结果

1.2、准备

M5Stack Core2开发板一套
M5Stack Unit CAM摄像头一个
连接线一条

涉及到的硬件购买链接如下，仅供参考，不负责商家发货的品质保障等问题！

名称	数量	参考链接
M5Stack Core2开发版	1	M5Stack Core2
microUSB数据线	1	M5Stack Core2开发套件自带
摄像头	1	M5Stack Unit CAM摄像头
连接线	1	M5Stack GROVE连接线请选用10cm长即可

硬件连线图如下图所示：

2、云端设备创建

2.1、注册阿里云账号

进入阿里云账号注册页面进行阿里云账号注册，注册完成后登录官网。如果您已经有阿里云账号，直接登录即可。

2.2、HaaS云端积木平台

进入阿里云HaaS官网。

如上图所示，点击右上角的“控制台”，进入HaaS云端积木的控制台页面。

创建设备

在左侧导航栏设备管理中，可以看到产品和设备选项，点击“产品”，可以看到平台默认创建了“haas_正式游客产品”这个产品；所以开发者只需要创建设备即可。点击“批量添加”，添加方式为“自动生成”，申请数量可填为“1”个，即可完成新设备的创建。

获取设备的三元组

在设备的列表中，新创建的设备上点击“查看”,就可以获得设备的三元组信息，之后这个三元组信息会在设备端代码中使用到。

3、设备端开发

3.1、开发环境准备

在进行下一步之前请确保M5StackCore2中已经烧录了HaaS Python固件并且其开发环境已经搭建完毕。详情请参考M5StackCore2快速开始中的说明。

3.2、创建解决方案

如下图所示，打开VS Code之后在新建一个基于helloworld的python工程，设定好工程名称（“fruits_recognization”）及工作区路径之后，硬件类型选择m5stackcore2，点击”立即创建“，创建一个Python轻应用的解决方案。

将HaaS Pyhton水果识别代码文件下的所有脚本进行复制到“fruits_recognization”工程根目录中覆盖原本的脚本，然后进行如下设定完成设备端代码的开发。

Python脚本的详细说明请参考脚本内嵌的文字注释

修改路由器名称及密码

修改fruits_recognization工程里main.py中SSID和PWD的值为读者实际要连接的路由器的名称及密码（请注意名称和密码都需要放在''符号中间）。

# Wi-Fi SSID和Password设置
SSID='Your-AP-SSID'
PWD='Your-AP-Password'

修改完成之后connect_wifi函数就会连接读者自己设定的路由器。

修改设备的三元组信息

按照[获取设备的三元组]获取三元组信息，填入main.py中：

# HaaS设备三元组
productKey = "Your-ProductKey"
deviceName  = "Your-devicename"
deviceSecret  = "Your-deviceSecret"

4、运行结果

推送fruits_recognization工程到M5StackCore2开发板之后，脚本在网络连接成功后，会将IP地址信息打印在屏幕上。

屏幕上提示”NTP done“代表NTP时间同步成功。NTP时间同步成功之后，脚本会自动从摄像头采集图像信息并调用HaaS云端积木能力进行水果识别，在检测到水果后会在屏幕上显示红色”XXXX Detected“字样。

如下是整个过程中串口的日志打印，其中：

Wi-Fi is connecting：代表正在连接路由器
IP: 192.168.0.158：打印获取到的IP地址信息
NTP start：表示开始进行NTP对时
NTP done：表示NTP对时结束
link platform connected：表示成功连接到阿里云平台服务
{'ext': '{"fruitList"...：打印云端对图片进行水果检测后返回的检测结果
Fruits Detected：表示检测到水果

I (71364) phy: phy_version: 4500, 0cd6843, Sep 17 2020, 15:37:07, 0, 0
Wi-Fi is connecting...
Wi-Fi is connecting...
Wi-Fi is connected
IP: 192.168.3.26
NTP start
NTP done
establish tcp connection with server(host='a1kJJvGN9ko.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com', port=[443])
tcp_connect: can only connect from state CLOSED
success to establish tcp, fd=54
link platform connected
capture time : 214
image time : 151
{'ext': '{"fruitList":[{"box":[117.39963,37.268333,267.16675,202.39557],"name":"\u82f9\u679c","score":0.78409535}],"result":"success"}', 'commandName': 'detectFruitsReply', 'commandType': 'haas.faas', 'argInt': 1}
detect: Apple
get response time : 413
Fruits Detected!!!

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