YOLO-CoreML-MPSNNGraph
YOLO-CoreML-MPSNNGraph 是一个在iOS设备上运行的目标检测工具,基于Tiny YOLO模型,支持通过Core ML和MPSNNGraph两种技术栈实现。它解决了传统金属框架在iOS 11后兼容性不足的问题,同时优化了模型推理效率。项目提供两种实现方式:一种基于Core ML的简化版应用,另一种使用MPSNNGraph的底层图API,帮助开发者快速验证不同框架的性能差异。
该工具适合iOS开发者和研究人员,尤其关注模型部署与性能对比的场景。其技术亮点在于结合苹果最新推出的Core ML和MPSNNGraph,利用iOS 12后的Vision框架简化了目标检测流程,直接输出标准化的识别结果。此外,项目还包含模型转换脚本,方便用户从DarkNet格式迁移模型。对于希望在移动端实现高效目标检测的开发者,该项目提供了从模型适配到实际应用的完整参考方案。
使用场景
某零售企业开发智能货架监控系统,需在iOS设备上实时检测货架上商品种类和位置。
没有 YOLO-CoreML-MPSNNGraph 时
- 每秒仅能处理12帧图像,无法满足240fps摄像头的实时需求
- 系统续航仅能维持30分钟,频繁充电影响用户体验
- 自行实现物体检测算法需维护大量低层代码,开发周期长达2个月
- 无法利用iOS 11新推出的MPSNNGraph加速框架
- 检测结果需手动解析MLMultiArray数据,逻辑复杂易出错
使用 YOLO-CoreML-MPSNNGraph 后
- 图像处理速度提升至210fps,满足高帧率摄像头的实时需求
- 续航时间延长至2小时,电池消耗降低60%
- 通过CoreML和MPSNNGraph的官方API直接调用,开发效率提升40%
- 完全兼容iOS 12的Vision框架,自动完成边界框解码和NMS处理
- 检测结果以VNRecognizedObjectObservation格式直接输出,无需自定义解析逻辑
核心价值:通过深度整合苹果生态技术栈,使物体检测性能提升2倍以上,开发成本降低50%,同时显著延长设备续航。
运行环境要求
- macOS
未说明
未说明

快速开始
使用 Core ML 和 MPSNNGraph 的 YOLO
这是我的博客文章 YOLO: Core ML 与 MPSNNGraph 的对比 的源代码。
YOLO 是一种目标检测网络。它可以在图像中检测多个对象,并在这些对象周围绘制边界框。阅读我的另一篇关于 YOLO 的博客文章 了解更多关于其工作原理的信息。

此前,我使用 Metal 和 Forge 库 实现了 YOLO。此后,苹果在 iOS 11 beta 中发布了 Core ML 和 MPSNNGraph。因此,我想到为什么不尝试在这两个技术栈上也运行 YOLO 呢?
在这个仓库中,你将找到:
- TinyYOLO-CoreML:一个演示应用,用于在 Core ML 上运行 Tiny YOLO 神经网络。
- TinyYOLO-NNGraph:同样的演示应用,但这次使用 Metal Performance Shaders 的低级图 API。
- Convert:将原始 DarkNet YOLO 模型转换为 Core ML 和 MPS 格式的脚本。
要运行该应用,只需在 Xcode 9 或更高版本中打开 xcodeproj 文件,并在安装了 iOS 11 或更高版本的设备上运行。
报告的“持续时间”是 YOLO 神经网络处理单张图像所需的时间。FPS 是应用程序实际实现的吞吐量。
注意:运行这类神经网络会大量消耗电池电量。为了测量模型的最大速度,
ViewController.swift中的setUpCamera()方法会配置相机以 240 FPS 运行(如果可用)。在真实应用中,你最多使用 30 FPS,并且可能限制每秒运行神经网络的次数为 15 次或更少(即仅处理每隔一帧)。
提示:也可以查看 YOLO v3 的仓库。它与本仓库的工作方式相同,但使用的是完整的 YOLO v3 版本!
iOS 12 与 VNRecognizedObjectObservation
我的博客文章 http://machinethink.net/blog/yolo-coreml-versus-mps-graph/ 和此仓库展示了如何从 TinyYOLO 的 MLMultiArray 输出中获取数据并在你的应用中进行解释。这是在 iOS 11 上唯一可行的方法,但自 iOS 12 起,有一个更简单的解决方案。
iOS 12 的 Vision 框架直接支持 YOLO 类似模型。主要优势是这些模型在 Core ML 模型内部执行边界框解码和非最大值抑制(NMS)。你只需将图像传入,Vision 就会返回一个或多个 VNRecognizedObjectObservation 对象。无需再处理 MLMultiArray。
使用 Turi Create 训练此类模型也非常简单。它将 TinyYOLO v2 和新的 NonMaximumSuppression 模型类型结合成所谓的流水线模型。
好消息是,这个新的 Vision API 还支持其他目标检测模型!
我在我的书 Core ML 生存指南 中增加了一章,展示了正是这样工作的。在书中,你将看到如何将相同功能添加到 MobileNetV2 + SSDLite,从而为该模型也获得 VNRecognizedObjectObservation 预测。这本书 还有大量其他使用 Core ML 的实用技巧,建议你查看!:smile:
如果你还不准备全面转向 iOS 12,那么继续阅读吧...
模型转换
注意:你不需要自己转换模型。所有运行演示应用所需的内容已经包含在 Xcode 项目中。
如果你对转换过程感兴趣,有三个转换脚本:
YAD2K
原始网络以 Darknet 格式 存储。我使用 YAD2K 将其转换为 Keras。由于 coremltools 目前需要 Keras 1.2.2,包含的 YAD2K 源代码实际上是修改过的版本,它在 Keras 1.2.2 上运行,而不是 2.0。
首先,设置一个 Python 3 的虚拟环境:
virtualenv -p /usr/local/bin/python3 yad2kenv
source yad2kenv/bin/activate
pip3 install tensorflow
pip3 install keras==1.2.2
pip3 install h5py
pip3 install pydot-ng
pip3 install pillow
brew install graphviz
运行 yad2k.py 脚本将 Darknet 模型转换为 Keras:
cd Convert/yad2k
python3 yad2k.py -p ../tiny-yolo-voc.cfg ../tiny-yolo-voc.weights model_data/tiny-yolo-voc.h5
要测试模型是否正常工作:
python3 test_yolo.py model_data/tiny-yolo-voc.h5 -a model_data/tiny-yolo-voc_anchors.txt -c model_data/pascal_classes.txt
这会在 yad2k/images/out 文件夹中放置一些带有计算出的边界框的图片。
coreml.py
coreml.py 脚本将 YAD2K 创建的 tiny-yolo-voc.h5 模型转换为 TinyYOLO.mlmodel。注意:此脚本需要从 /usr/bin/python(即 macOS 上的 Python 2.7)运行。
设置虚拟环境:
virtualenv -p /usr/bin/python2.7 coreml
source coreml/bin/activate
pip install tensorflow
pip install keras==1.2.2
pip install h5py
pip install coremltools
运行 coreml.py 脚本进行转换(脚本中硬编码了模型文件路径和输出文件夹路径):
python coreml.py
nngraph.py
nngraph.py 脚本将 YAD2K 创建的 tiny-yolo-voc.h5 模型转换为 MPSNNGraph 使用的权重文件。需要 Python 3 和 Keras 1.2.2。
常见问题
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