TinyML 是指在 Arduino 這類 MCU 板子上也能做到簡易的神經網絡推論,讓基本的傳感器數據分析也能透過機器學習來找到更多有趣的信息。
Wio Terminal 就是在這股浪潮下所產生的一個產品,除了使用 ATSAMD51 核心并搭配 Realtek RTL8720DN 的 Wi-Fi / 藍牙芯片,還支持Grove 系列傳感器。
最重要的當然是本文核心– TinyML,可將所收集到的數據透過 Edge Impulse 網站來進行一條龍的處理、訓練與測試流程,再把神經網絡檔案導出到 Wio Terminal 上來執行,過程不能說超簡單,但確實已經方便非常多了!
本文要介紹使用 Wio Termianl 所提供的好用韌體,來收集咖啡、酒精的氣味資料。非常有趣的題目,您一定會喜歡的喔!
注:本文將使用 Grove –多通道氣體傳感器 V2,直接接上 Wio Terminal 的任一個 Grove 接口就好。
Grove – 多通道氣體傳感器 V2
Wio Termina嗅覺鼻子實驗套件
Wio Terminal 的基本環境設定
關于 Wio Terminal 的基本環境設定,請參考之前的文章。我也錄制了影片帶您一步步操作:
不過呢,這次就不用自己再寫 Arduino 的上傳程序了,直接使用現成的 Firmware。
請把 Wio Terminal 接上計算機,再把它的開關往 use port 的方向拉兩下,它會變成一個 Arduino 的磁盤,請把 .uf2 檔丟進去就會自動更新這個韌體,之后再重新插拔 usb 線讓他重開機就好了,簡單~
開啟 cmd 或 anaconda prompt,開始上傳數據 (如果還沒有安裝 node.js 的畫,請安裝 node.js v14 以上) :
連上 Edge Impulse
先安裝 Edge Impulse cli 工具:
npm install -g edge-impulse-cli
接著輸入以下指令來登入 Edge Impulse 網站 (當然您需要先注冊賬號,并在網站上建立一個項目):
edge-impulse-daemon --clean
請依序輸入賬號密碼、命名 WioTerminal 裝置 (如圖中的 wio_nose)、、選擇項目 (我也取名為 wio_nose),最后看到“[WS ] Go to ”,就可以回到 Edge Impulse 網站了。
Edge Impulse 收集資料
請確認氣體傳感器已經接好,并開啟 Edge Impulse 網站,進入您所建立的項目,點選左側的 Data acquisition,先看到右側的 Sensor,從下拉式選單可以看到wio 內建與常用的傳感器只要接好就好。
先輸入 Label 為你所定義的類別,在此有以下三個類別:
?coffee: 泡一杯香濃的咖啡吧~
?75_alcohol: 容易取得的 75% 洗手酒精
?surrounding:遠離以上兩種氣味的環境將傳感器置于該情境中,例如咖啡杯上方、噴了酒精的衛生紙,按下 Start sampling,在此我們把 Sample length (ms) 樣本長度設定為 10000 ms,因為氣味會延續一段時間。
收集完三類別的數據如下圖,可以看到四軸的數據變化:
coffee 的資料:
75_alcohol 的資料:
Surrounding:遠離咖啡與酒精的環境氣味數據
建立 Impulse 來訓練神經網絡
詳細設定請參考上一篇,請看我的 Impulse 與神經網絡設定:
使用以下設定來訓練,準確度有到 100% !別高興太早,這應該只能說這三種味道的差異本來就很大,您之后可以試試看去分析紹興酒與高粱酒的差別,挑戰性應該很高!
使用 EON Tuner 優化
EON Tuner 可針對各平臺來優化,整個流程需要數小時,不過這期間您還是可以進行其他操作,請參考以下設定來設定 target:
?Dataset category: continous motion (震動、氣味等時間較久的訊號),如果是上一篇的手勢,請改選 motion events
?Target device:Wio Terminal
?Time per inference: 2000 ms (這里可以自由設定,氣味的話就久一點吧)
審核編輯:劉清
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原文標題:TinyML – 使用Wio Terminal 與氣體傳感器收集咖啡氣味數據!
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