HarmonyOS鸿蒙Next HiAI Foundation开发平台，加速端侧AI应用的智能革命

HarmonyOS鸿蒙Next HiAI Foundation开发平台，加速端侧AI应用的智能革命 如果您是一名开发者，正在寻找一种高效、灵活且易于使用的端侧AI开发框架，那么HarmonyOS SDKHiAI Foundation服务（HiAI Foundation Kit）就是您的理想选择。

作为一款AI开发框架，HiAI Foundation不仅提供强大的NPU计算能力和丰富的开发工具，还提供完善的技术支持和社区资源，帮助您快速构建高质量的AI应用程序。以图像分类这种常见的AI应用为例，使用HiAI Foundation可以帮助开发者们快速实现高效的图像分类应用。HiAI Foundation面向自定义AI算法的开发者们，可以灵活地支持自有的算法，给应用带来更好的性能功耗收益。

功能演示

如果开发者对实现方式感兴趣，可以下载Demo体验，基于具体的应用场景优化。Demo支持加载离线模型，对图片中的物体进行分类。

图像分类开发步骤

1. 创建项目 本章以Caffe SqueezeNet模型集成为例，说明App集成操作过程。

2. 配置项目NAPI 编译HAP时，NAPI层的so需要编译依赖NDK中的libneural_network_core.so和libhiai_foundation.so。

3. 头文件引用 按需引用头文件。

#include "neural_network_runtime/neural_network_core.h"
#include "hiai_foundation/hiai_options.h"

1. 编写CMakeLists.txt CMakeLists.txt中的关键代码如下：

include_directories(${HMOS_SDK_NATIVE}/sysroot/usr/lib)
FIND_LIBRARY(hiai_foundation-lib hiai_foundation)
add_library(entry SHARED Classification.cpp HIAIModelManager.cpp)
target_link_libraries(entry PUBLIC libace_napi.z.so
    libhilog_ndk.z.so
    librawfile.z.so
    ${hiai_foundation-lib}
    libneural_network_core.so
    )

1. 集成模型 模型的加载、编译和推理主要是在native层实现，应用层主要作为数据传递和展示作用。

   模型推理之前需要对输入数据进行预处理以匹配模型的输入，同样对于模型的输出也需要做处理获取自己期望的结果。另外SDK中提供了设置模型编译和运行时的配置接口，开发者可根据实际需求选择使用接口。

   本节阐述同步模式下单模型的使用，从流程上分别阐述每个步骤在应用层和Native层的实现和调用，接口请参见API参考。

2. 预置模型 为了让App运行时能够读取到模型文件和处理推理结果，需要先把离线模型和模型对应的结果标签文件预置到工程的"entry/src/main/resources/rawfile"目录中。

   本示例所使用的离线模型转换和生成可参考Caffe模型转换，当前支持Caffe 1.0版本。

   命令行中的参数说明请参见OMG参数，转换命令：

./omg --model xxx.prototxt --weight yyy.caffemodel --framework 0 --output ./modelname

转换示例：

./omg --model deploy.prototxt --weight squeezenet_v1.1.caffemodel --framework 0 --output ./squeezenet

当看到OMG generate offline model success时，则说明转换成功，会在当前目录下生成squeezenet.om。

1. 加载离线模型 在App应用创建时加载模型和读取结果标签文件。

   1. 调用NAPI层的"LoadModel"函数，读取模型的buffer。

   2. 把模型buffer传递给HIAIModelManager类的"HIAIModelManager::LoadModelFromBuffer"接口，该接口调用OH_NNCompilation_ConstructWithOfflineModelBuffer创建模型的编译实例。

   3. 获取并设置模型的deviceID。

size_t deviceID = 0;
const size_t *allDevicesID = nullptr;
uint32_t deviceCount = 0;
OH_NN_ReturnCode ret = OH_NNDevice_GetAllDevicesID(&allDevicesID, &deviceCount);
if (ret != OH_NN_SUCCESS || allDevicesID == nullptr) {
    OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "OH_NNDevice_GetAllDevicesID failed");
    return OH_NN_FAILED;
}
for (uint32_t i = 0; i < deviceCount; i++) {
    const char *name = nullptr;
    ret = OH_NNDevice_GetName(allDevicesID[i], &name);
    if (ret != OH_NN_SUCCESS || name == nullptr) {
        OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "OH_NNDevice_GetName failed");
        return OH_NN_FAILED;
    }
    if (std::string(name) == "HIAI_F") {
        deviceID = allDevicesID[i];
        break;
    }
}
// modelData和modelSize为模型的内存地址和大小
OH_NNCompilation *compilation = OH_NNCompilation_ConstructWithOfflineModelBuffer(modelData, modelSize); 
ret = OH_NNCompilation_SetDevice(compilation, deviceID); 
if (ret != OH_NN_SUCCESS) {
    OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "OH_NNCompilation_SetDevice failed");
    return OH_NN_FAILED;
}

1. 调用OH_NNCompilation_Build，执行模型编译。

2. 调用OH_NNExecutor_Construct，创建模型执行器。

3. 调用OH_NNCompilation_Destroy，释放模型编译实例。

上述流程可参见Demo中"entry/src/main/cpp/Classification.cpp"文件中的"LoadModel"函数和"entry/src/main/cpp/HiAiModelManager.cpp"中的"HIAIModelManager::LoadModelFromBuffer"函数。

1. 准备输入输出

   1. 准备输入输出

   2. 处理模型的输入，例如示例中模型的输入为1*3*227*227格式Float类型的数据，需要把输入的图片转成该格式后传递到NAPI层。

   3. 创建模型的输入和输出Tensor，并把应用层传递的数据填充到输入的Tensor中。

// 创建输入数据
size_t inputCount = 0;
std::vector<NN_Tensor*> inputTensors;
OH_NN_ReturnCode ret = OH_NNExecutor_GetInputCount(executor, &inputCount); 
if (ret != OH_NN_SUCCESS || inputCount != inputData.size()) { // inputData为开发者构造的输入数据
    OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "OH_NNExecutor_GetInputCount failed, size mismatch");
    return OH_NN_FAILED;
}
for (size_t i = 0; i < inputCount; ++i) {
    NN_TensorDesc *tensorDesc = OH_NNExecutor_CreateInputTensorDesc(executor, i); 
    NN_Tensor *tensor = OH_NNTensor_Create(deviceID, tensorDesc); // deviceID的获取方式可参考"加载离线模型"的步骤3
    if (tensor != nullptr) {
        inputTensors.push_back(tensor);
    }
    OH_NNTensorDesc_Destroy(&tensorDesc);
}
if (inputTensors.size() != inputCount) {
    OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "input size mismatch");
    DestroyTensors(inputTensors); // DestroyTensors为释放tensor内存操作函数
    return OH_NN_FAILED;
}
// 初始化输入数据
for (size_t i = 0; i < inputTensors.size(); ++i) {
    void *data = OH_NNTensor_GetDataBuffer(inputTensors[i]);
    size_t dataSize = 0;
    OH_NNTensor_GetSize(inputTensors[i], &dataSize);
    if (data == nullptr || dataSize != inputData[i].size()) { // inputData为模型的输入数据
        OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "invalid data or dataSize");
        return OH_NN_FAILED;
    }
    memcpy(data, inputData[i].data(), inputData[i].size()); // inputData为模型的输入数据
}
// 创建输出数据，与输入数据的创建方式类似
size_t outputCount = 0;
std::vector<NN_Tensor*> outputTensors;
ret = OH_NNExecutor_GetOutputCount(executor, &outputCount); 
if (ret != OH_NN_SUCCESS) {
    OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "OH_NNExecutor_GetOutputCount failed");
    DestroyTensors(inputTensors); // DestroyTensors为释放tensor内存操作函数
    return OH_NN_FAILED;
}
for (size_t i = 0; i < outputCount; i++) {
    NN_TensorDesc *tensorDesc = OH_NNExecutor_CreateOutputTensorDesc(executor, i); 
    NN_Tensor *tensor = OH_NNTensor_Create(deviceID, tensorDesc); // deviceID的获取方式可参考"加载离线模型"的步骤3
    if (tensor != nullptr) {
        outputTensors.push_back(tensor);
    }
    OH_NNTensorDesc_Destroy(&tensorDesc);
}
if (outputTensors.size() != outputCount) {
    DestroyTensors(inputTensors); // DestroyTensors为释放tensor内存操作函数
    DestroyTensors(outputTensors); // DestroyTensors为释放tensor内存操作函数
    OH_LOG_ERROR(LOG_APP, "output size mismatch");
    return OH_NN_FAILED;
}

上述流程可参见Demo中"entry/src/main/cpp/Classification.cpp"文件中的"InitIOTensors"函数和"entry/src/main/cpp/HiAiModelManager.cpp"中的"HIAIModelManager::InitIOTensors"函数。

1. 同步推理离线模型 调用OH_NNExecutor_RunSync，完成模型的同步推理。

   可参见Demo中"entry/src/main/cpp/Classification.cpp"文件中的"RunModel"函数和"entry/src/main/cpp/HiAiModelManager.cpp"中的"HIAIModelManager::RunModel"函数。

   说明：如果不更换模型，则首次编译加载完成后可多次推理，即一次编译加载，多次推理。

2. 模型输出后处理

1. 调用OH_NNTensor_GetDataBuffer，获取输出的Tensor，在输出Tensor中会得到模型的输出数据。

2. 对输出数据进行相应的处理可得到期望的结果。

3. 例如本示例demo中模型的输出是1000个label的概率，期望得到这1000个结果中概率最大的三个标签。

4. 销毁实例。

调用OH_NNExecutor_Destroy，销毁创建的模型执行器实例。

调用OH_NNTensor_Destroy，销毁创建的输入输出Tensor。

上述流程可参见Demo中"entry/src/main/cpp/Classification.cpp"文件中的"GetResult"、“UnloadModel"函数和"entry/src/main/cpp/HiAiModelManager.cpp"中的"HIAIModelManager::GetResult”、"HIAIModelManager::UnloadModel"函数。

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