STEM教育 · 基于Tensorflow的树莓派数字识别

【树莓派软件学习小组第二课】

蘑菇云树莓派软件学习小组第二课

——基于Tensorflow 的数字识别

内容简介：

用scratch3做一个四位数的手写数字，传输到树莓派上，利用基于Tensorflow的神经网路模型进行识别。

课程内容

了解人工智能的基础知识及应用
学习如何利用网上的Tensorflow模型
跟着做出一个能够使用的数字识别示例

课程正文：

前期知识：
1. 什么是深度学习

AI联结派 vs. 符号派
机器学习 vs.人工规则
监督学习 vs. 无监督学习 vs. 强化学习
神经网络 vs. 决策树 vs. 逻辑回归等

2.深度学习基本概念

数据: 特征和标签 (X和Y)
模型
参数
训练
推断

3.深度学习基本流程

人工收集数据
人工定义模型结构
使用收集的数据训练模型参数
使用模型进行推断

4.什么是tensorflow

Google出品的深度学习框架
支持多种编程语言，多种硬件平台
v1.0 静态图 ——> v2.0动态图

5.如何学习TensorFlow

传统方法:

数学: 线性代数 + 概率统计
机器学习课程
深度学习课程
TensorFlow文档
在项目中使用TensorFlow

推荐方法:

了解TensorFlow可以做什么
在项目中使用预训练TensorFlow模型
进行数据收集和训练
尝试改进模型的网络结构
尝试搭建自己的模型

6.演示项目

在树莓派上跑一个预训练的TF模型

下载预训练的验证码识别模型
Scratch中手写字母和数字
树莓派CPU运行模型进行识别

（1）系统下载
直接连上树莓派使用git命令（如何连接树莓派请自由探索。）
[mw_shl_code=applescript,true]git clone https://github.com/augustye/scratch-ai[/mw_shl_code]
手动安装依赖与需要的包清单：
[mw_shl_code=applescript,true]cat scratch-ai/install/raspberry_pi.sh[/mw_shl_code]

（2）启动服务器程序
[mw_shl_code=applescript,true]python3 scratch-ai/server.py[/mw_shl_code]
当树莓派出现了，说明启动成功。
【脑洞大赛培训】基于Tensorflow 的树莓派软件学习图1

（3）打开Scratch网址：使用在线 Scratch：
192.168.3.103替换为树莓派ip地址，原理是浏览器来给树莓派发送图片的base64编码。
【脑洞大赛培训】基于Tensorflow 的树莓派软件学习图2

（4）打开scratch程序
文件 -- 从电脑中上传 -- static/draw.sb3
【脑洞大赛培训】基于Tensorflow 的树莓派软件学习图3

（5）手写和识别
在右边的输入框输入四位验证码，目前只支持四位，如果3个数字也是识别出来四位。
【脑洞大赛培训】基于Tensorflow 的树莓派软件学习图4

树莓派上就会完整显示四位的验证码。

7.原理
Scratch -> Web Server -> Python Function -> TensorFlow
Scratch 浏览器中传送数据到树莓派的Web Server，然后树莓派上的Python 脚本会获取收到的图像，调用TensorFlow来做识别。