תיוג תמונות באמצעות ML Kit ב-Android

אפשר להשתמש בלמידת מכונה (ML Kit) כדי לתייג אובייקטים שזוהו בתמונה. דגם ברירת המחדל שכלול ב-ML Kit תומך ביותר מ-400 תוויות שונות.

יש שתי דרכים לשלב תוויות תמונה: מודל משולב כחלק מהאפליקציה, ומודל שלא נכלל בחבילות, שתלויה בשירותי Google Play. שני המודלים זהים. אם בוחרים את המודל הלא מקובצות, האפליקציה תהיה קטנה יותר. הפרטים מופיעים בטבלה שבהמשך.

תכונהלא מקובצותבחבילה
יישוםמתבצעת הורדה דינמית של המודל באמצעות שירותי Google Play.המודל מקושר באופן סטטי אל ה-build בזמן היצירה.
גודל האפליקציהגודל של כ-700KB.גודל של כ-7.3MB.
זמן האתחולייתכן שתצטרכו להמתין עד שהמודל יוריד לפני השימוש הראשון.המודל זמין באופן מיידי

לפני שמתחילים

  1. בקובץ build.gradle ברמת הפרויקט, חשוב להקפיד לכלול את מאגר הנתונים של Google&#39 גם בקטע buildscript וגם בקטע allprojects.

  2. מוסיפים את יחסי התלות של הספריות ל-Android Kit ב-ML Kit, ברמת הקובץ של האפליקציה, שהיא בדרך כלל app/build.gradle. בחרו באחד מהקשרים התלויים הבאים בהתאם לצרכים שלכם:

    כדי לקבץ את המודל באפליקציה:

    dependencies {
      // ...
      // Use this dependency to bundle the model with your app
      implementation 'com.google.mlkit:image-labeling:17.0.7'
    }
    

    כדי להשתמש במודל בשירותי Google Play:

    dependencies {
      // ...
      // Use this dependency to use the dynamically downloaded model in Google Play Services
      implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-image-labeling:16.0.8'
    }
    
  3. אם בחרתם להשתמש במודל ב-Google Play Services, תוכלו להגדיר שהאפליקציה תוריד באופן אוטומטי את הדגם למכשיר לאחר ההתקנה מחנות Play. כדי לעשות את זה, צריך להוסיף את ההצהרה הבאה לקובץ AndroidManifest.xml של האפליקציה:

    <application ...>
          ...
          <meta-data
              android:name="com.google.mlkit.vision.DEPENDENCIES"
              android:value="ica" >
          <!-- To use multiple models: android:value="ica,model2,model3" -->
    </application>
    

    אפשר גם לבדוק באופן מפורש את זמינות הדגם ולבקש הורדה דרך ModuleInstallClient API של Google Play.

    אם לא תפעילו הורדות של המודל בזמן ההתקנה או תבקשו הורדה מפורשת, אתם מורידים את המודל בפעם הראשונה שאתם מפעילים את הלייבל. בקשות שהוגשו לפני סיום ההורדה לא מניבות תוצאות.

עכשיו אפשר להוסיף תוויות לתמונות.

1. הכנת תמונת הקלט

יוצרים אובייקט InputImage מהתמונה. לתיוג התמונות פועל מהר יותר כשמשתמשים ב-Bitmap, או ב-API2 של המצלמה, בנוסחה YUV_420_888 media.Image, שמומלץ כשאפשר.

ניתן ליצור אובייקט InputImage ממקורות שונים, כפי שמוסבר בהמשך.

באמצעות media.Image

כדי ליצור אובייקט InputImage מאובייקט media.Image, למשל כשמצלמים תמונה ממצלמה של מכשיר, צריך להעביר את האובייקט media.Image ואת הסיבוב של התמונה לInputImage.fromMediaImage().

אם נעשה שימוש בספרייה CameraX, מחלקת OnImageCapturedListener וסיווגים של ImageAnalysis.Analyzer מחשבים את הערך שלך בסבב.

Kotlin

private class YourImageAnalyzer : ImageAnalysis.Analyzer {

    override fun analyze(imageProxy: ImageProxy) {
        val mediaImage = imageProxy.image
        if (mediaImage != null) {
            val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.imageInfo.rotationDegrees)
            // Pass image to an ML Kit Vision API
            // ...
        }
    }
}

Java

private class YourAnalyzer implements ImageAnalysis.Analyzer {

    @Override
    public void analyze(ImageProxy imageProxy) {
        Image mediaImage = imageProxy.getImage();
        if (mediaImage != null) {
          InputImage image =
                InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.getImageInfo().getRotationDegrees());
          // Pass image to an ML Kit Vision API
          // ...
        }
    }
}

אם לא משתמשים בספריית מצלמות שמספקת את רמת הסיבוב של התמונה, אפשר לחשב את מידת הסיבוב של המכשיר ואת הכיוון של חיישן המצלמה במכשיר:

Kotlin

private val ORIENTATIONS = SparseIntArray()

init {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 0)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 90)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 180)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 270)
}

/**
 * Get the angle by which an image must be rotated given the device's current
 * orientation.
 */
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
@Throws(CameraAccessException::class)
private fun getRotationCompensation(cameraId: String, activity: Activity, isFrontFacing: Boolean): Int {
    // Get the device's current rotation relative to its "native" orientation.
    // Then, from the ORIENTATIONS table, look up the angle the image must be
    // rotated to compensate for the device's rotation.
    val deviceRotation = activity.windowManager.defaultDisplay.rotation
    var rotationCompensation = ORIENTATIONS.get(deviceRotation)

    // Get the device's sensor orientation.
    val cameraManager = activity.getSystemService(CAMERA_SERVICE) as CameraManager
    val sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION)!!

    if (isFrontFacing) {
        rotationCompensation = (sensorOrientation + rotationCompensation) % 360
    } else { // back-facing
        rotationCompensation = (sensorOrientation - rotationCompensation + 360) % 360
    }
    return rotationCompensation
}

Java

private static final SparseIntArray ORIENTATIONS = new SparseIntArray();
static {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 0);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 90);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 180);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 270);
}

/**
 * Get the angle by which an image must be rotated given the device's current
 * orientation.
 */
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
private int getRotationCompensation(String cameraId, Activity activity, boolean isFrontFacing)
        throws CameraAccessException {
    // Get the device's current rotation relative to its "native" orientation.
    // Then, from the ORIENTATIONS table, look up the angle the image must be
    // rotated to compensate for the device's rotation.
    int deviceRotation = activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
    int rotationCompensation = ORIENTATIONS.get(deviceRotation);

    // Get the device's sensor orientation.
    CameraManager cameraManager = (CameraManager) activity.getSystemService(CAMERA_SERVICE);
    int sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);

    if (isFrontFacing) {
        rotationCompensation = (sensorOrientation + rotationCompensation) % 360;
    } else { // back-facing
        rotationCompensation = (sensorOrientation - rotationCompensation + 360) % 360;
    }
    return rotationCompensation;
}

לאחר מכן, צריך להעביר את האובייקט media.Image ואת הערך של רמת הסיבוב אל InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)

Java

InputImage image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation);

שימוש ב-URI של קובץ

כדי ליצור אובייקט InputImage מ-URI של קובץ, צריך להעביר את ההקשר של האפליקציה ואת ה-URI של הקובץ אל InputImage.fromFilePath(). האפשרות הזו שימושית כשמשתמשים בכוונת ACTION_GET_CONTENT כדי לבקש מהמשתמש לבחור תמונה מאפליקציית הגלריה.

Kotlin

val image: InputImage
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}

Java

InputImage image;
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

שימוש ב-ByteBuffer או ב-ByteArray

כדי ליצור אובייקט InputImage מ-ByteBuffer או מ-ByteArray, תחילה עליך לחשב את מידת סיבוב התמונה כמתואר למעלה עבור קלט media.Image. לאחר מכן, יוצרים את האובייקט InputImage באמצעות המאגר או המערך, יחד עם הגובה, הרוחב, פורמט קידוד הצבע ומידת הסיבוב של התמונה:

Kotlin

val image = InputImage.fromByteBuffer(
        byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)
// Or:
val image = InputImage.fromByteArray(
        byteArray,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)

Java

InputImage image = InputImage.fromByteBuffer(byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);
// Or:
InputImage image = InputImage.fromByteArray(
        byteArray,
        /* image width */480,
        /* image height */360,
        rotation,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);

באמצעות Bitmap

כדי ליצור אובייקט InputImage מאובייקט Bitmap, צריך ליצור את ההצהרה הבאה:

Kotlin

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)

Java

InputImage image = InputImage.fromBitmap(bitmap, rotationDegree);

התמונה מיוצגת על ידי אובייקט Bitmap יחד עם מעלות סיבוב.

2. הגדרה והפעלה של מתייג התמונות

כדי לסמן אובייקטים בתמונה, מעבירים את האובייקט InputImage אל השיטה process של ImageLabeler.

  1. תחילה, צריך לקבל מופע של ImageLabeler.

    אם רוצים להשתמש בתווית התמונות במכשיר, צריך להוסיף הצהרה:

Kotlin

// To use default options:
val labeler = ImageLabeling.getClient(ImageLabelerOptions.DEFAULT_OPTIONS)

// Or, to set the minimum confidence required:
// val options = ImageLabelerOptions.Builder()
//     .setConfidenceThreshold(0.7f)
//     .build()
// val labeler = ImageLabeling.getClient(options)

Java

// To use default options:
ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(ImageLabelerOptions.DEFAULT_OPTIONS);

// Or, to set the minimum confidence required:
// ImageLabelerOptions options =
//     new ImageLabelerOptions.Builder()
//         .setConfidenceThreshold(0.7f)
//         .build();
// ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(options);
  1. לאחר מכן, מעבירים את התמונה לשיטה process():

Kotlin

labeler.process(image)
        .addOnSuccessListener { labels ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener { e ->
            // Task failed with an exception
            // ...
        }

Java

labeler.process(image)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<List<ImageLabel>>() {
            @Override
            public void onSuccess(List<ImageLabel> labels) {
                // Task completed successfully
                // ...
            }
        })
        .addOnFailureListener(new OnFailureListener() {
            @Override
            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                // Task failed with an exception
                // ...
            }
        });

3. קבלת מידע על אובייקטים מתויגים

אם פעולת התיוג של התמונות מצליחה, רשימה של אובייקטים מסוג ImageLabel מועברת למאזינים שהצליחו. כל אובייקט ImageLabel מייצג משהו שתויג בתמונה. דגם הבסיס תומך ב-400 תוויות שונות. ניתן לקבל את תיאור הטקסט של כל תווית, להוסיף לאינדקס בין כל התוויות הנתמכות לפי המודל ואת ציון המהימנות של ההתאמה. למשל:

Kotlin

for (label in labels) {
    val text = label.text
    val confidence = label.confidence
    val index = label.index
}

Java

for (ImageLabel label : labels) {
    String text = label.getText();
    float confidence = label.getConfidence();
    int index = label.getIndex();
}

טיפים לשיפור הביצועים בזמן אמת

אם רוצים לתייג תמונות באפליקציה בזמן אמת, יש לפעול לפי ההנחיות הבאות כדי להגיע למסגרות הפריימים הטובות ביותר:

  • אם משתמשים ב-API Camera או camera2, מווסתים את השיחות לתווית התמונה. אם פריים חדש של וידאו הופך לזמין כשתווית התווית פועלת, משחררים את הפריים. לדוגמה, אפשר לעיין בקורס VisionProcessorBase באפליקציה למתחילים.
  • אם בחרת להשתמש ב-API CameraX, יש לוודא ששיטת ההחזרה מוגדרת לערך ברירת המחדל ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST. כך ניתן להבטיח שתמונה אחת בלבד תישלח לניתוח בכל פעם. אם יופקו תמונות נוספות כשהמנתח יהיה עסוק, הן יושמטו אוטומטית ולא יתווספו לתור. אחרי שהתמונה תנתח, על ידי קריאה ל-Imageproxy.close() , התמונה הבאה שתישלח.
  • אם משתמשים בפלט של תווית התמונה כדי ליצור שכבת-על של גרפיקה על תמונת הקלט, תחילה יש להשיג את התוצאה מ-ML Kit, ולאחר מכן לעבד את התמונה ואת שכבת-העל בפעולה אחת. כך מתבצע עיבוד למשטח התצוגה פעם אחת בלבד עבור כל מסגרת קלט. כדי לראות דוגמה, אפשר לעיין בכיתות CameraSourcePreview ו- GraphicOverlay באפליקציה למתחילים.
  • אם משתמשים ב-Camera2 API, צריך לצלם את התמונות בפורמט ImageFormat.YUV_420_888. אם משתמשים בגרסה הישנה יותר של ממשק ה-API של המצלמה, יש לצלם תמונות בפורמט ImageFormat.NV21.