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基于 Serverless 的人工智能相册小程序

日常生活中,我们常常会想要「搜索照片」。每当寻找很久远的照片时,记忆模糊,检索照片时只能想起大致的时间,然后一张张查看。这样不仅效率低下,还经常会漏掉我们想找的照片。

近几年微信小程序发展迅速,如果有这么一款软件,我们只需要用文字简单描述,就能实现图片的快速检索,岂不是很棒!

本项目将以小程序为例,在 Serverless 架构上进行开发。该小程序在保留相册基础功能(新建相册、删除相册、上传图片、查看图片、删除图片)上,增加人工智能搜索 —— 即用户上传图片之后,基于 Image Caption 技术,自动对图片进行描述,实现 Image to Text 的过程。这样,当用户进行搜索时,通过文本间的相似度,就可以返回最贴近的图片。

基础设计

基础设计

该项目设计主要拥有登录、相册、图片上传和预览功能,以及搜索功能。如图所示:

相册功能

  • 注册功能的主要作用是:通过获取用户的唯一 id(微信中的 OpenId),来将用户信息存储到数据库中,之后的所有操作,都需要以该 id 作为区分;

  • 相册功能主要包括相册的增删查改等功能;

  • 图片功能包括图片上传、删除和查看;

  • 搜索功能主要是可以查看指定标签对应的图片列表,以及指定搜索内容对应的列表。

当然这四个主要功能和模块是和前端关系紧密的部分,除此之外还有后端异步操作的两个模块,分别是图像压缩和图像描述功能。

1. 注册功能:

注册功能是用户点击注册账号之后,执行的动作。

该动作需要注意,注册之前需先判断用户是否已经注册过。如果已注册则默认登陆,否则进行注册并登陆。当用户不想注册时,可以点击体验程序,对程序大部分页面进行预览。但是不能实现有关数据库的增删改查。登录功能页面如图所示:

登录功能页面

2. 相册功能:

当用户注册登录之后,可以在相册管理页面进行相册相关的管理,包括编辑、删除和新建。在进行添加和修改的时候,需要注意相册名称是否已经存在;在进行删除、修改相册等操作时要判断用户是否有操作该相册的权限等。相册功能原型如图所示:

相册功能原型

3. 图片功能:

图片功能主要包括图片列表以及图片获取、上传和删除。在图片获取与删除的过程中,要对用户是否有该项操作的权限进行判断,上传时也要判断是否有上传到指定相册的权限。图片功能相关原型图如所示。

图片功能相关原型图

图片功能部分除了用户侧可见的功能,还有定时任务。当用户上传图片之后,系统会在后台异步进行图像压缩、图像描述和关键词提取等。整体流程如图所示。

图片功能系统后台流程

4. 搜索功能:

搜索功能指的是通过关键词或使用者的描述,得到目标数据的过程。这一功能原型图如图所示。

搜索原型

这一部分的难点在于通过用户的描述,搜索到目标数据的过程。这个过程的基本流程如图所示。

搜索流程

项目开发

1. 数据库建立

数据库部分主要对相关的表和表之间的关系进行建立。 首先需要创建项目所必须的表:

CREATE DATABASE `album`;
CREATE TABLE `album`.`tags` ( `tid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT , `name` VARCHAR(255) NOT NULL , `remark` TEXT NULL , PRIMARY KEY (`tid`)) ENGINE = InnoDB;
CREATE TABLE `album`.`category` ( `cid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT , `name` VARCHAR(255) NOT NULL , `sorted` INT NOT NULL DEFAULT '1' , `user` INT NOT NULL , `remark` TEXT NULL , `publish` DATE NOT NULL , `area` VARCHAR(255) NULL , PRIMARY KEY (`cid`)) ENGINE = InnoDB;
CREATE TABLE `album`.`users` ( `uid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT , `nickname` TEXT NOT NULL , `wechat` VARCHAR(255) NOT NULL , `remark` TEXT NULL , PRIMARY KEY (`uid`)) ENGINE = InnoDB;
CREATE TABLE `album`.`photo` ( `pid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT , `name` VARCHAR(255) NOT NULL , `small` VARCHAR(255) NOT NULL , `large` VARCHAR(255) NOT NULL , `category` INT NOT NULL , `tags` VARCHAR(255) NULL , `remark` TEXT NULL , `creattime` DATE NOT NULL , `creatarea` VARCHAR(255) NOT NULL , `user` INT NOT NULL ,  PRIMARY KEY (`pid`)) ENGINE = InnoDB;
CREATE TABLE `album`.`photo_tags` ( `ptid` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT , `tag` INT NOT NULL , `photo` INT NOT NULL , `remark` INT NULL , PRIMARY KEY (`ptid`)) ENGINE = InnoDB;

复制代码

创建之后,逐步添加表之间的关系以及部分限制条件:

ALTER TABLE `photo_tags` ADD CONSTRAINT `photo_tags_tags_alter` FOREIGN KEY (`tag`) REFERENCES `tags`(`tid`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE RESTRICT; 
ALTER TABLE `photo_tags` ADD CONSTRAINT `photo_tags_photo_alter` FOREIGN KEY (`photo`) REFERENCES `photo`(`pid`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE RESTRICT;
ALTER TABLE `photo` ADD CONSTRAINT `photo_category_alter` FOREIGN KEY (`category`) REFERENCES `category`(`cid`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE RESTRICT;
ALTER TABLE `photo` ADD CONSTRAINT `photo_user_alter` FOREIGN KEY (`user`) REFERENCES `users`(`uid`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE RESTRICT;
ALTER TABLE `category` ADD CONSTRAINT `category_user_alter` FOREIGN KEY (`user`) REFERENCES `users`(`uid`) ON DELETE CASCADE ON UPDATE RESTRICT;
ALTER TABLE `tags` ADD unique(`name`);

复制代码

2. 让 Code 飞起来

  • 在使用之前您需要有一个腾讯云的账号,并且开通了 SCF、COS、APIGW 以及 CDB 等相关产品权限;
  • 将项目 clone 到本地,配置自己的密钥信息、数据库信息。配置文件在 cloudFunction 目录下的 serverless.yaml 中:
# 函数们的整体配置信息
Conf:
  component: "serverless-global"
  inputs:
    region: ap-shanghai
    runtime: Python3.6
    handler: index.main_handler
    include_common: ./common
    mysql_host: gz-c************************.com
    mysql_user: root
    mysql_password: S************************!
    mysql_port: 6************************0
    mysql_db: album
    mini_program_app_id: asdsa************************dddd
    mini_program_app_secret: fd340c4************************8744ee
    tencent_secret_id: AKID1y************************l1q0kK
    tencent_secret_key: cCoJ************************FZj5Oa
    tencent_appid: 1256773370
    cos_bucket: 'album-1256773370'
    domain: album.0duzahn.com
复制代码

由于我目前使用的是 Serverless Components,没有全局变量等。所以在此处增加了全局变量组件,在这里设置好全局变量,在之后的 Components 中可以直接引用,例如:

# 创建存储桶
CosBucket:
  component: '@serverless/tencent-website'
  inputs:
    code:
      src: ./cos
    region:  ${Conf.region}
    bucketName: ${Conf.cos_bucket}
复制代码
  • 安装必备工具: Serverless Framework、小程序云开发 IDE。由于本项目后台开发语言是 Python,您也需要一些 Python 的开发工具以及包管理工具(Python 版本不低于 3.6)

  • 在部分文件夹下安装相对应的依赖:

    • cloudFunction/album/prdiction 需要安装 Pillow, opencv, tensorflow, jieba

    • cloudFunction/album/getPhotoSearch 需要安装 gensim, jieba 以及 collections

    • cloudFunction/album/compression 需要安装 Pillow

      (注意,在安装的时候一定要用 CentOS 操作系统。如果没相对应系统,可以在这里打包对应的依赖:serverless.0duzhan.com/app/scf_pyt…

  • 将项目部署到云端,只需要通过指令 serverless --debug 即可:

DEBUG ─ Resolving the template's static variables.
  DEBUG ─ Collecting components from the template.
  DEBUG ─ Downloading any NPM components found in the template.
  DEBUG ─ Analyzing the template's components dependencies.
  DEBUG ─ Creating the template's components graph.
  DEBUG ─ Syncing template state.
  DEBUG ─ Executing the template's components graph.
  DEBUG ─ Starting API-Gateway deployment with name APIService in the ap-shanghai region
 
    ... ...
 
  DEBUG ─ Updating configure... 
  DEBUG ─ Created function Album_Get_Photo_Search successful
  DEBUG ─ Setting tags for function Album_Get_Photo_Search
  DEBUG ─ Creating trigger for function Album_Get_Photo_Search
  DEBUG ─ Deployed function Album_Get_Photo_Search successful
  DEBUG ─ Uploaded package successful /Users/dfounderliu/Documents/code/AIAlbum/.serverless/Album_Prediction.zip
  DEBUG ─ Creating function Album_Prediction
  DEBUG ─ Updating code... 
  DEBUG ─ Updating configure... 
  DEBUG ─ Created function Album_Prediction successful
  DEBUG ─ Setting tags for function Album_Prediction
  DEBUG ─ Creating trigger for function Album_Prediction
  DEBUG ─ Trigger timer: timer not changed
  DEBUG ─ Deployed function Album_Prediction successful

  Conf: 
    region:                  ap-shanghai
      
      ... ...
      
      - 
        path:   /photo/delete
        method: ANY
        apiId:  api-g9u6r9wq
      - 
        path:   /album/delete
        method: ANY
        apiId:  api-b4c4xrq8
      - 
        path:   /album/add
        method: ANY
        apiId:  api-ml6q5koy

  156s › APIService › done

复制代码

这个过程,只用了 156s 便部署了所有函数。然后打开小程序的 id 带入 miniProgram 目录,并且填写自己的 appid 在文件 project.config.json 的第 17 行,同时也要配置自己项目的基础目录,就是 API 网关给我们返回的地址,写在 app.js 的第 10 行,此时项目就可以运行起来了。

自取 👉 后台的压缩包

小结

Serverless 架构凭借着按量付费、低成本运维和高效率开发等众多优点于一身,帮助我们的项目快速开发和迭代。而 Serverless Framework 则是一个非常高效的工具,兼容 Tencent Cloud, AWS, Google Cloud 等多家厂商的 Serverless 架构。

本项目以腾讯云 Serverless Framework 为例,详细信息可以移步 官方说明

参考:

欢迎访问:Serverless 中文网,您可以在 最佳实践 里体验更多关于 Serverless 应用的开发!


推荐阅读:《Serverless 架构:从原理、设计到项目实战》