Gắn nhãn hình ảnh bằng mô hình được huấn luyện bằng AutoML trên iOS

Sau khi huấn luyện mô hình của riêng mình bằng AutoML Vision Edge, bạn có thể sử dụng mô hình đó trong ứng dụng của mình để gắn nhãn hình ảnh.

Có hai cách để tích hợp các mô hình được huấn luyện từ AutoML Vision Edge. Bạn có thể gói mô hình bằng cách sao chép các tệp của mô hình vào dự án Xcode hoặc tải mô hình xuống một cách linh động từ Firebase.

Tuỳ chọn gói mô hình
Được đóng gói trong ứng dụng
  • Mô hình là một phần của gói
  • Bạn có thể sử dụng mô hình ngay lập tức, ngay cả khi thiết bị iOS không có kết nối mạng
  • Không cần dự án Firebase
Được lưu trữ bằng Firebase
  • Lưu trữ mô hình bằng cách tải mô hình đó lên Firebase Machine Learning
  • Giảm kích thước gói ứng dụng
  • Mô hình được tải xuống theo yêu cầu
  • Đẩy nội dung cập nhật mô hình mà không cần phát hành lại ứng dụng
  • Dễ dàng thử nghiệm A/B bằng Cấu hình từ xa Firebase
  • Cần có dự án Firebase

Dùng thử

  • Hãy thử nghiệm với ứng dụng mẫu để xem ví dụ về cách sử dụng API này.

Trước khi bắt đầu

1. Đưa các thư viện Bộ công cụ học máy vào tệp Podfile:

Cách đóng gói mô hình với ứng dụng: 
    pod 'GoogleMLKit/ImageLabelingAutoML'
Để tải mô hình xuống một cách linh động từ Firebase, hãy thêm phần phụ thuộc LinkFirebase: 
    pod 'GoogleMLKit/ImageLabelingAutoML'
    pod 'GoogleMLKit/LinkFirebase'
2. Sau khi bạn cài đặt hoặc cập nhật Pods của dự án, hãy mở dự án Xcode bằng .xcworkspacecode>. Bộ công cụ học máy được hỗ trợ trong Xcode phiên bản 13.2.1 trở lên. 3. Nếu bạn muốn tải mô hình xuống, hãy nhớ thêm Firebase vào dự án iOS nếu bạn chưa thực hiện việc này. Bạn không cần thực hiện việc này khi đóng gói mô hình.

1. Tải mô hình

Định cấu hình nguồn mô hình cục bộ

Cách gói mô hình với ứng dụng:

1. Giải nén mô hình và siêu dữ liệu của mô hình đó từ tệp lưu trữ zip mà bạn đã tải xuống từ bảng điều khiển Firebase vào một thư mục: 
    your_model_directory
      |____dict.txt
      |____manifest.json
      |____model.tflite
Cả ba tệp phải nằm trong cùng một thư mục. Bạn nên sử dụng các tệp như khi tải xuống, không sửa đổi (bao gồm cả tên tệp).

2. Sao chép thư mục vào dự án Xcode, nhớ chọn Create folder references (Tạo tệp tham chiếu thư mục) khi bạn thực hiện việc này. Tệp mô hình và siêu dữ liệu sẽ được đưa vào gói ứng dụng và có sẵn cho Bộ công cụ học máy.

3. Tạo đối tượng AutoMLImageLabelerLocalModel, chỉ định đường dẫn đến tệp kê khai mô hình:
SwiftObjective-C
guard let manifestPath = Bundle.main.path(
    forResource: "manifest",
    ofType: "json",
    inDirectory: "your_model_directory"
) else { return }
let localModel = AutoMLImageLabelerLocalModel(manifestPath: manifestPath)
 
NSString *manifestPath =
    [NSBundle.mainBundle pathForResource:@"manifest"
                                  ofType:@"json"
                             inDirectory:@"your_model_directory"];
MLKAutoMLImageLabelerLocalModel *localModel =
    [[MLKAutoMLImageLabelerLocalModel alloc] initWithManifestPath:manifestPath];

Định cấu hình nguồn mô hình do Firebase lưu trữ

Để sử dụng mô hình được lưu trữ từ xa, hãy tạo một đối tượng AutoMLImageLabelerRemoteModel, chỉ định tên mà bạn đã gán cho mô hình khi phát hành:

SwiftObjective-C
let remoteModel = AutoMLImageLabelerRemoteModel(
    name: "your_remote_model"  // The name you assigned in
                               // the Firebase console.
)
 
MLKAutoMLImageLabelerRemoteModel *remoteModel =
    [[MLKAutoMLImageLabelerRemoteModel alloc]
        initWithName:@"your_remote_model"];  // The name you assigned in
                                             // the Firebase console.

Sau đó, hãy bắt đầu tác vụ tải mô hình xuống, chỉ định các điều kiện mà bạn muốn cho phép tải xuống. Nếu mô hình không có trên thiết bị hoặc nếu có phiên bản mô hình mới hơn, thì tác vụ sẽ tải mô hình xuống không đồng bộ từ Firebase:

SwiftObjective-C
let downloadConditions = ModelDownloadConditions(
  allowsCellularAccess: true,
  allowsBackgroundDownloading: true
)

let downloadProgress = ModelManager.modelManager().download(
  remoteModel,
  conditions: downloadConditions
)
 
MLKModelDownloadConditions *downloadConditions =
    [[MLKModelDownloadConditions alloc] initWithAllowsCellularAccess:YES
                                         allowsBackgroundDownloading:YES];

NSProgress *downloadProgress =
    [[MLKModelManager modelManager] downloadModel:remoteModel
                                       conditions:downloadConditions];

Nhiều ứng dụng bắt đầu tác vụ tải xuống trong mã khởi chạy, nhưng bạn có thể làm như vậy bất cứ lúc nào trước khi cần sử dụng mô hình.

Tạo trình gắn nhãn hình ảnh từ mô hình

Sau khi bạn định cấu hình các nguồn mô hình, hãy tạo một đối tượng ImageLabeler từ một trong các nguồn đó.

Nếu bạn chỉ có một mô hình được đóng gói cục bộ, bạn chỉ cần tạo một trình gắn nhãn từ đối tượng AutoMLImageLabelerLocalModel và định cấu hình ngưỡng điểm số tin cậy mà bạn muốn yêu cầu (xem phần Đánh giá chế độ của bạn:

SwiftObjective-C
let options = AutoMLImageLabelerOptions(localModel: localModel)
options.confidenceThreshold = NSNumber(value: 0.0)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                    // to determine an appropriate value.
let imageLabeler = ImageLabeler.imageLabeler(options: options)
 
MLKAutoMLImageLabelerOptions *options =
    [[MLKAutoMLImageLabelerOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
options.confidenceThreshold = @(0.0);  // Evaluate your model in the Firebase console
                                       // to determine an appropriate value.
MLKImageLabeler *imageLabeler =
    [MLKImageLabeler imageLabelerWithOptions:options];

Nếu có một mô hình được lưu trữ từ xa, bạn sẽ phải kiểm tra để đảm bảo mô hình đó đã được tải xuống trước khi chạy. Bạn có thể kiểm tra trạng thái của tác vụ tải mô hình xuống bằng phương thức isModelDownloaded(remoteModel:) của trình quản lý mô hình.

Mặc dù bạn chỉ phải xác nhận điều này trước khi chạy trình gắn nhãn, nhưng nếu bạn có cả mô hình được lưu trữ từ xa và mô hình được đóng gói cục bộ, thì bạn nên thực hiện việc kiểm tra này khi tạo bản sao ImageLabeler: tạo trình gắn nhãn từ mô hình từ xa nếu mô hình đó đã được tải xuống và từ mô hình cục bộ nếu không.

SwiftObjective-C
var options: AutoMLImageLabelerOptions!
if (ModelManager.modelManager().isModelDownloaded(remoteModel)) {
  options = AutoMLImageLabelerOptions(remoteModel: remoteModel)
} else {
  options = AutoMLImageLabelerOptions(localModel: localModel)
}
options.confidenceThreshold = NSNumber(value: 0.0)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                    // to determine an appropriate value.
let imageLabeler = ImageLabeler.imageLabeler(options: options)
 
MLKAutoMLImageLabelerOptions *options;
if ([[MLKModelManager modelManager] isModelDownloaded:remoteModel]) {
  options = [[MLKAutoMLImageLabelerOptions alloc] initWithRemoteModel:remoteModel];
} else {
  options = [[MLKAutoMLImageLabelerOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
}
options.confidenceThreshold = @(0.0);  // Evaluate your model in the Firebase console
                                       // to determine an appropriate value.
MLKImageLabeler *imageLabeler =
    [MLKImageLabeler imageLabelerWithOptions:options];

Nếu chỉ có mô hình được lưu trữ từ xa, bạn nên tắt chức năng liên quan đến mô hình (ví dụ: làm mờ hoặc ẩn một phần giao diện người dùng) cho đến khi xác nhận mô hình đã được tải xuống.

Bạn có thể nhận trạng thái tải mô hình xuống bằng cách đính kèm trình quan sát vào Trung tâm thông báo mặc định. Hãy nhớ sử dụng tệp tham chiếu yếu đến self trong khối trình quan sát, vì quá trình tải xuống có thể mất chút thời gian và đối tượng ban đầu có thể được giải phóng khi quá trình tải xuống kết thúc. Ví dụ:

SwiftObjective-C
NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: .mlkitModelDownloadDidSucceed,
    object: nil,
    queue: nil
) { [weak self] notification in
    guard let strongSelf = self,
        let userInfo = notification.userInfo,
        let model = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.remoteModel.rawValue]
            as? RemoteModel,
        model.name == "your_remote_model"
        else { return }
    // The model was downloaded and is available on the device
}

NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: .mlkitModelDownloadDidFail,
    object: nil,
    queue: nil
) { [weak self] notification in
    guard let strongSelf = self,
        let userInfo = notification.userInfo,
        let model = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.remoteModel.rawValue]
            as? RemoteModel
        else { return }
    let error = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.error.rawValue]
    // ...
}
 
__weak typeof(self) weakSelf = self;

[NSNotificationCenter.defaultCenter
    addObserverForName:MLKModelDownloadDidSucceedNotification
                object:nil
                 queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *_Nonnull note) {
              if (weakSelf == nil | note.userInfo == nil) {
                return;
              }
              __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;

              MLKRemoteModel *model = note.userInfo[MLKModelDownloadUserInfoKeyRemoteModel];
              if ([model.name isEqualToString:@"your_remote_model"]) {
                // The model was downloaded and is available on the device
              }
            }];

[NSNotificationCenter.defaultCenter
    addObserverForName:MLKModelDownloadDidFailNotification
                object:nil
                 queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *_Nonnull note) {
              if (weakSelf == nil | note.userInfo == nil) {
                return;
              }
              __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;

              NSError *error = note.userInfo[MLKModelDownloadUserInfoKeyError];
            }];

2. Chuẩn bị hình ảnh đầu vào

Tạo đối tượng VisionImage bằng UIImage hoặc CMSampleBuffer.

Nếu bạn sử dụng UIImage, hãy làm theo các bước sau:

  • Tạo đối tượng VisionImage bằng UIImage. Hãy nhớ chỉ định đúng .orientation.
    SwiftObjective-C
    let image = VisionImage(image: UIImage)
visionImage.orientation = image.imageOrientation
     
    MLKVisionImage *visionImage = [[MLKVisionImage alloc] initWithImage:image];
visionImage.orientation = image.imageOrientation;

Nếu bạn sử dụng CMSampleBuffer, hãy làm theo các bước sau:

  • Chỉ định hướng của dữ liệu hình ảnh có trong CMSampleBuffer.

    Cách lấy hướng hình ảnh:

    SwiftObjective-C
    func imageOrientation(
  deviceOrientation: UIDeviceOrientation,
  cameraPosition: AVCaptureDevice.Position
) -> UIImage.Orientation {
  switch deviceOrientation {
  case .portrait:
    return cameraPosition == .front ? .leftMirrored : .right
  case .landscapeLeft:
    return cameraPosition == .front ? .downMirrored : .up
  case .portraitUpsideDown:
    return cameraPosition == .front ? .rightMirrored : .left
  case .landscapeRight:
    return cameraPosition == .front ? .upMirrored : .down
  case .faceDown, .faceUp, .unknown:
    return .up
  }
}
      
    - (UIImageOrientation)
  imageOrientationFromDeviceOrientation:(UIDeviceOrientation)deviceOrientation
                         cameraPosition:(AVCaptureDevicePosition)cameraPosition {
  switch (deviceOrientation) {
    case UIDeviceOrientationPortrait:
      return cameraPosition == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationLeftMirrored
                                                            : UIImageOrientationRight;

    case UIDeviceOrientationLandscapeLeft:
      return cameraPosition == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationDownMirrored
                                                            : UIImageOrientationUp;
    case UIDeviceOrientationPortraitUpsideDown:
      return cameraPosition == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationRightMirrored
                                                            : UIImageOrientationLeft;
    case UIDeviceOrientationLandscapeRight:
      return cameraPosition == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationUpMirrored
                                                            : UIImageOrientationDown;
    case UIDeviceOrientationUnknown:
    case UIDeviceOrientationFaceUp:
    case UIDeviceOrientationFaceDown:
      return UIImageOrientationUp;
  }
}
  • Tạo đối tượng VisionImage bằng đối tượng và hướng CMSampleBuffer:
    SwiftObjective-C
    let image = VisionImage(buffer: sampleBuffer)
image.orientation = imageOrientation(
  deviceOrientation: UIDevice.current.orientation,
  cameraPosition: cameraPosition)
     
     MLKVisionImage *image = [[MLKVisionImage alloc] initWithBuffer:sampleBuffer];
 image.orientation =
   [self imageOrientationFromDeviceOrientation:UIDevice.currentDevice.orientation
                                cameraPosition:cameraPosition];

3. Chạy trình gắn nhãn hình ảnh

Không đồng bộ:

SwiftObjective-C
imageLabeler.process(image) { labels, error in
    guard error == nil, let labels = labels, !labels.isEmpty else {
        // Handle the error.
        return
    }
    // Show results.
}
 
[imageLabeler
    processImage:image
      completion:^(NSArray *_Nullable labels,
                   NSError *_Nullable error) {
        if (labels.count == 0) {
            // Handle the error.
            return;
        }
        // Show results.
     }];

Đồng bộ:

SwiftObjective-C
var labels: [ImageLabel]
do {
    labels = try imageLabeler.results(in: image)
} catch let error {
    // Handle the error.
    return
}
// Show results.
 
NSError *error;
NSArray *labels =
    [imageLabeler resultsInImage:image error:&error];
// Show results or handle the error.

4. Nhận thông tin về các đối tượng được gắn nhãn

Nếu thành công, thao tác gắn nhãn hình ảnh sẽ trả về một mảng ImageLabel. Mỗi ImageLabel đại diện cho một đối tượng được gắn nhãn trong hình ảnh. Bạn có thể xem nội dung mô tả bằng văn bản của từng nhãn (nếu có trong siêu dữ liệu của tệp mô hình TensorFlow Lite), điểm tin cậy và chỉ mục. Ví dụ:
SwiftObjective-C
for label in labels {
  let labelText = label.text
  let confidence = label.confidence
  let index = label.index
}
 
for (MLKImageLabel *label in labels) {
  NSString *labelText = label.text;
  float confidence = label.confidence;
  NSInteger index = label.index;
}

Mẹo cải thiện hiệu suất theo thời gian thực

Nếu bạn muốn gắn nhãn hình ảnh trong một ứng dụng theo thời gian thực, hãy làm theo các nguyên tắc sau để đạt được tốc độ khung hình tốt nhất:

  • Để xử lý khung hình video, hãy sử dụng API đồng bộ results(in:) của trình phát hiện. Gọi phương thức này từ hàm captureOutput(_, didOutput:from:) của AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate để đồng bộ nhận kết quả từ khung video đã cho. Giữ alwaysDiscardsLateVideoFrames của AVCaptureVideoDataOutput ở dạng true để điều tiết các lệnh gọi đến trình phát hiện. Nếu có khung video mới trong khi trình phát hiện đang chạy, khung video đó sẽ bị loại bỏ.
  • Nếu bạn sử dụng kết quả của trình phát hiện để phủ hình ảnh đồ hoạ lên hình ảnh đầu vào, trước tiên, hãy lấy kết quả từ Bộ công cụ học máy, sau đó kết xuất hình ảnh và phủ trong một bước. Bằng cách này, bạn chỉ kết xuất một lần cho mỗi khung đầu vào đã xử lý trên bề mặt hiển thị. Hãy xem updatePreviewOverlayViewWithLastFrame trong mẫu bắt đầu nhanh của Bộ công cụ học máy để biết ví dụ.