如何使用C#将Tensorflow训练的.pb文件用在生产环境详解

前言

TensorFlow是Google开源的一款人工智能学习系统。为什么叫这个名字呢？Tensor的意思是张量，代表N维数组；Flow的意思是流，代表基于数据流图的计算。把N维数字从流图的一端流动到另一端的过程，就是人工智能神经网络进行分析和处理的过程。

训练了很久的Tf模型，终于要到生产环境中去考研一番了。今天花费了一些时间去研究tf的模型如何在生产环境中去使用。大概整理了这些方法。

继续使用分步骤保存了的ckpt文件

这个貌似脱离不了tensorflow框架，而且生成的ckpt文件比较大，发布到生产环境的时候，还得把python的算法文件一起搞上去，如何和其他程序交互，可能还得自己去写服务。估计很少有人这么做，貌似性能也很一般。

使用tensorflow Serving

tf Serving貌似是大家都比较推崇的方法。需要编译tfServing，然后把模型导出来。直接执行tf Serving的进程，就可以对外提供服务了。具体调用的时候，还得自己写客户端，使用人gRPC去调用Serving，然后再对外提供服务，听上去比较麻烦。而且我今天没太多的时间去研究gRPC，网络上关于客户端很多都是用python写的，我感觉自己的python水平比较菜，没信心能写好。所以这个方式就先没研究。

生产.pb文件，然后写程序去调用.pb文件

生成了.pb文件以后，就可以被程序去直接调用，传入参数，然后就可以传出来参数，而且生成的.pb文件非常的小。而我又有比较丰富的.net开发经验。在想，是否可以用C#来解析.pb文件，然后做一个.net core的对外服务的API，这样貌似更加高效，关键是自己熟悉这款的开发，不用花费太多的时间去摸索。、

具体的思路

使用.net下面的TensorFlow框架tensorflowSharp（貌似还是没脱离了框架）.去调用pb文件，然后做成.net core web API 对外提供服务。

具体的实现

直接上代码，非常简单，本身设计到tensorflowsharp的地方非常的少

var graph = new TFGraph();
//重点是下面的这句，把训练好的pb文件给读出来字节，然后导入
var model = File.ReadAllBytes(model_file);
graph.Import(model);

Console.WriteLine("请输入一个图片的地址");
var src = Console.ReadLine();
var tensor = ImageUtil.CreateTensorFromImageFile(src);

using (var sess = new TFSession(graph))
{
var runner = sess.GetRunner();
runner.AddInput(graph["Cast_1"][0], tensor);
var r = runner.Run(graph.softmax(graph["softmax_linear/softmax_linear"][0]));
var v = (float[,])r.GetValue();
Console.WriteLine(v[0,0]);
Console.WriteLine(v[0, 1]);
}

ImageUtil这个类库是tensorflowSharp官方的例子中一个把图片转成tensor的类库，我直接copy过来了，根据我的网络，修改了几个参数。

public static class ImageUtil
{
public static TFTensor CreateTensorFromImageFile(byte[] contents, TFDataType destinationDataType = TFDataType.Float)
{
var tensor = TFTensor.CreateString(contents);

TFOutput input, output;

// Construct a graph to normalize the image
using (var graph = ConstructGraphToNormalizeImage(out input, out output, destinationDataType))
{
// Execute that graph to normalize this one image
using (var session = new TFSession(graph))
{
var normalized = session.Run(
inputs: new[] { input },
inputValues: new[] { tensor },
outputs: new[] { output });

return normalized[0];
}
}
}
// Convert the image in filename to a Tensor suitable as input to the Inception model.
public static TFTensor CreateTensorFromImageFile(string file, TFDataType destinationDataType = TFDataType.Float)
{
var contents = File.ReadAllBytes(file);

// DecodeJpeg uses a scalar String-valued tensor as input.
var tensor = TFTensor.CreateString(contents);

TFOutput input, output;

// Construct a graph to normalize the image
using (var graph = ConstructGraphToNormalizeImage(out input, out output, destinationDataType))
{
// Execute that graph to normalize this one image
using (var session = new TFSession(graph))
{
var normalized = session.Run(
inputs: new[] { input },
inputValues: new[] { tensor },
outputs: new[] { output });

return normalized[0];
}
}
}

// The inception model takes as input the image described by a Tensor in a very
// specific normalized format (a particular image size, shape of the input tensor,
// normalized pixel values etc.).
//
// This function constructs a graph of TensorFlow operations which takes as
// input a JPEG-encoded string and returns a tensor suitable as input to the
// inception model.
private static TFGraph ConstructGraphToNormalizeImage(out TFOutput input, out TFOutput output, TFDataType destinationDataType = TFDataType.Float)
{
// Some constants specific to the pre-trained model at:
// https://storage.googleapis.com/download.tensorflow.org/models/inception5h.zip
//
// - The model was trained after with images scaled to 224x224 pixels.
// - The colors, represented as R, G, B in 1-byte each were converted to
// float using (value - Mean)/Scale.

const int W = 128;
const int H = 128;
const float Mean = 0;
const float Scale = 1f;

var graph = new TFGraph();
input = graph.Placeholder(TFDataType.String);

output = graph.Cast(
graph.Div(x: graph.Sub(x: graph.ResizeBilinear(images: graph.ExpandDims(input: graph.Cast(graph.DecodeJpeg(contents: input, channels: 3), DstT: TFDataType.Float),
dim: graph.Const(0, "make_batch")),
size: graph.Const(new int[] { W, H }, "size")),
y: graph.Const(Mean, "mean")),
y: graph.Const(Scale, "scale")), destinationDataType);

return graph;
}
}

搞定

来源：104.116.116.112.58.47.47.119.119.119.46.99.110.98.108.111.103.115.46.99.111.109.47.98.98.105.114.100.47.112.47.57.57.53.51.55.52.57.46.104.116.109.108.