Rileva e monitora gli oggetti con ML Kit su Android

Puoi usare ML Kit per rilevare e tracciare oggetti in fotogrammi video successivi.

Quando passi un'immagine a ML Kit, quest'ultimo rileva fino a cinque oggetti al suo interno e la relativa posizione. Durante il rilevamento di oggetti nei flussi video, ogni oggetto ha un ID univoco che puoi utilizzare per monitorare l'oggetto da un frame all'altro. Facoltativamente, puoi abilitare la classificazione approssimativa degli oggetti, che etichetta gli oggetti con descrizioni ampie di categorie.

Questa API utilizza una libreria non in bundle che deve essere scaricata prima dell'uso. Consulta questa guida per ulteriori informazioni.

Provalo

• Prova l'app di esempio per vedere un esempio di utilizzo di questa API.
• Consulta l'app Showcase Material Design per un'implementazione end-to-end di questa API.

Prima di iniziare

Questa API richiede il livello API Android 21 o versioni successive. Assicurati che il file di build dell'app utilizzi un valore minSdkVersion pari a 21 o superiore.

1. Nel file build.gradle a livello di progetto, assicurati di includere il Repository Maven di Google in entrambe le sezioni buildscript e allprojects.
2. Aggiungi le dipendenze per le librerie Android di ML Kit al file gradle a livello di app del modulo, che in genere è app/build.gradle:

   dependencies {
     // ...
   
     implementation 'com.google.mlkit:object-detection:17.0.1'
   
   }
   

1. configura il rilevatore di oggetti

Per rilevare e monitorare gli oggetti, crea prima un'istanza di ObjectDetector e, facoltativamente, specifica le impostazioni del rilevatore che vuoi modificare rispetto a quelle predefinite.

1. Configura il rilevatore di oggetti per il tuo caso d'uso con un oggetto ObjectDetectorOptions. Puoi modificare le seguenti impostazioni:

   Impostazioni del rilevatore di oggetti
   Modalità di rilevamento	STREAM_MODE (predefinito) | SINGLE_IMAGE_MODE In STREAM_MODE (impostazione predefinita), il rilevatore di oggetti viene eseguito con bassa latenza, ma potrebbe generare risultati incompleti (ad esempio, riquadri di delimitazione o etichette di categoria non specificati) alle prime chiamate al rilevatore. Inoltre, in STREAM_MODE, il rilevatore assegna agli oggetti gli ID di monitoraggio, che puoi utilizzare per tenere traccia degli oggetti nei vari frame. Utilizza questa modalità quando vuoi monitorare oggetti o quando è importante una bassa latenza, ad esempio quando elabori i video stream in tempo reale. In SINGLE_IMAGE_MODE, il rilevatore di oggetti restituisce il risultato dopo aver determinato il riquadro di delimitazione dell'oggetto. Se abiliti anche la classificazione, viene restituito il risultato dopo che il riquadro di delimitazione e l'etichetta della categoria sono entrambi disponibili. Di conseguenza, la latenza di rilevamento è potenzialmente più elevata. Inoltre, in SINGLE_IMAGE_MODE, gli ID monitoraggio non vengono assegnati. Utilizza questa modalità se la latenza non è critica e non vuoi gestire risultati parziali.
   Rileva e monitora più oggetti	false (predefinito) | true Indica se rilevare e monitorare fino a cinque oggetti o solo l'oggetto più in evidenza (impostazione predefinita).
   Classificare gli oggetti	false (predefinito) | true Indica se classificare o meno gli oggetti rilevati in categorie approssimative. Se abilitato, il rilevatore di oggetti classifica gli oggetti nelle seguenti categorie: articoli di moda, cibo, casalinghi, luoghi e piante.

   L'API di rilevamento e monitoraggio degli oggetti è ottimizzata per questi due casi d'uso principali:

   • Rilevamento e tracciamento in tempo reale dell'oggetto più evidente nel mirino della fotocamera.
   • Rilevamento di più oggetti da un'immagine statica.

   Per configurare l'API per questi casi d'uso:

   Kotlin

   // Live detection and tracking
   val options = ObjectDetectorOptions.Builder()
           .setDetectorMode(ObjectDetectorOptions.STREAM_MODE)
           .enableClassification()  // Optional
           .build()
   
   // Multiple object detection in static images
   val options = ObjectDetectorOptions.Builder()
           .setDetectorMode(ObjectDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
           .enableMultipleObjects()
           .enableClassification()  // Optional
           .build()

   Java

   // Live detection and tracking
   ObjectDetectorOptions options =
           new ObjectDetectorOptions.Builder()
                   .setDetectorMode(ObjectDetectorOptions.STREAM_MODE)
                   .enableClassification()  // Optional
                   .build();
   
   // Multiple object detection in static images
   ObjectDetectorOptions options =
           new ObjectDetectorOptions.Builder()
                   .setDetectorMode(ObjectDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
                   .enableMultipleObjects()
                   .enableClassification()  // Optional
                   .build();

2. Ottieni un'istanza di ObjectDetector:

   Kotlin

   val objectDetector = ObjectDetection.getClient(options)

   Java

   ObjectDetector objectDetector = ObjectDetection.getClient(options);

2. Prepara l'immagine di input

Per rilevare e monitorare gli oggetti, passa le immagini al metodo process() dell'istanza ObjectDetector.

Il rilevatore di oggetti viene eseguito direttamente da Bitmap, NV21 ByteBuffer o YUV_420_888 media.Image. Ti consigliamo di creare un InputImage da queste origini se hai accesso diretto a una di queste. Se crei un InputImage da altre origini, gestiremo internamente la conversione e potrebbe essere meno efficiente.

Per ogni frame di video o immagine in una sequenza:

Puoi creare un oggetto InputImage da origini diverse, spiegate di seguito.

Utilizzo di un media.Image

Per creare un oggetto InputImage da un oggetto media.Image, ad esempio quando acquisisci un'immagine dalla fotocamera di un dispositivo, passa l'oggetto media.Image e la rotazione dell'immagine a InputImage.fromMediaImage().

Se utilizzi la libreria CameraX, le classi OnImageCapturedListener e ImageAnalysis.Analyzer calcolano il valore della rotazione automaticamente.

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
          // ...
        }
    }
}

Se non utilizzi una raccolta di videocamere che ti fornisce il grado di rotazione dell'immagine, puoi calcolarlo in base al grado di rotazione e all'orientamento del sensore della fotocamera nel dispositivo:

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
}
MLKitVisionImage.kt

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;
}

Quindi, passa l'oggetto media.Image e il valore del grado di rotazione a InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
MLKitVisionImage.kt

Java

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

Utilizzo di un URI del file

Per creare un oggetto InputImage da un URI file, passa il contesto dell'app e l'URI del file a InputImage.fromFilePath(). Questo è utile quando utilizzi un intent ACTION_GET_CONTENT per richiedere all'utente di selezionare un'immagine dall'app Galleria.

Kotlin

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

Java

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

Con ByteBuffer o ByteArray

Per creare un oggetto InputImage da un elemento ByteBuffer o ByteArray, devi prima calcolare il grado di rotazione dell'immagine come descritto in precedenza per l'input media.Image. Poi, crea l'oggetto InputImage con il buffer o l'array, insieme ad altezza, larghezza, formato di codifica del colore e grado di rotazione dell'immagine:

Kotlin

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

Java

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

Utilizzo di un Bitmap

Per creare un oggetto InputImage da un oggetto Bitmap, effettua la seguente dichiarazione:

Kotlin

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)
MLKitVisionImage.kt

Java

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

L'immagine è rappresentata da un oggetto Bitmap e da un grado di rotazione.

3. Elabora l'immagine

Trasferisci l'immagine al metodo process():

Kotlin

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

Java

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

Nota: se utilizzi l'API CameraX, assicurati di chiudere ImageProxy al termine del suo utilizzo, ad esempio aggiungendo un OnCompleteListener al valore Task restituito dal metodo process. Per un esempio, vedi la classe VisionProcessorBase nell'app di esempio della guida rapida.

4. Recuperare informazioni sugli oggetti rilevati

Se la chiamata a process() ha esito positivo, viene passato un elenco di DetectedObject al listener riuscito.

Nota: in modalità flusso di dati, il rilevatore di oggetti potrebbe dover elaborare almeno 30 frame, a seconda delle prestazioni del dispositivo, prima di rilevare il primo oggetto.

Ogni DetectedObject contiene le seguenti proprietà:

Riquadro di delimitazione	Un elemento Rect che indica la posizione dell'oggetto nell'immagine.
ID monitoraggio	Un numero intero che identifica l'oggetto attraverso le immagini. Null in SINGLE_IMAGE_MODE.
Etichette	Descrizione etichetta La descrizione testuale dell'etichetta. Sarà una delle costanti stringa definite in PredefinedCategory. Indice etichetta L'indice dell'etichetta tra tutte le etichette supportate dal classificatore. Sarà una delle costanti intere definite in PredefinedCategory. Confidenza dell'etichetta Il valore di confidenza della classificazione dell'oggetto.

Kotlin

for (detectedObject in detectedObjects) {
    val boundingBox = detectedObject.boundingBox
    val trackingId = detectedObject.trackingId
    for (label in detectedObject.labels) {
        val text = label.text
        if (PredefinedCategory.FOOD == text) {
            ...
        }
        val index = label.index
        if (PredefinedCategory.FOOD_INDEX == index) {
            ...
        }
        val confidence = label.confidence
    }
}

Java

// The list of detected objects contains one item if multiple
// object detection wasn't enabled.
for (DetectedObject detectedObject : detectedObjects) {
    Rect boundingBox = detectedObject.getBoundingBox();
    Integer trackingId = detectedObject.getTrackingId();
    for (Label label : detectedObject.getLabels()) {
        String text = label.getText();
        if (PredefinedCategory.FOOD.equals(text)) {
            ...
        }
        int index = label.getIndex();
        if (PredefinedCategory.FOOD_INDEX == index) {
            ...
        }
        float confidence = label.getConfidence();
    }
}

Garantire un'esperienza utente ottimale

Per una migliore esperienza utente, segui queste linee guida nella tua app:

• Il successo del rilevamento degli oggetti dipende dalla complessità visiva dell'oggetto. Per essere rilevati, gli oggetti con un numero ridotto di caratteristiche visive potrebbero dover occupare una parte più ampia dell'immagine. Dovresti fornire agli utenti indicazioni su come acquisire input che funzionino bene con il tipo di oggetti che vuoi rilevare.
• Quando utilizzi la classificazione, se vuoi rilevare gli oggetti che non rientrano in modo chiaro nelle categorie supportate, implementa una gestione speciale per gli oggetti sconosciuti.

Inoltre, dai un'occhiata all'app vetrina ML Kit Material Design e alla raccolta Patterns per caratteristiche basate sul machine learning di Material Design.

Miglioramento delle prestazioni

Se vuoi utilizzare il rilevamento degli oggetti in un'applicazione in tempo reale, segui queste linee guida per ottenere le migliori frequenze di fotogrammi:

• Quando utilizzi la modalità flusso di dati in un'applicazione in tempo reale, non utilizzare il rilevamento di più oggetti, poiché la maggior parte dei dispositivi non sarà in grado di produrre frequenze fotogrammi adeguate.

• Disabilita la classificazione se non ti serve.

• Se usi l'API Camera o camera2, limita le chiamate al rilevatore. Se un nuovo fotogramma video diventa disponibile mentre il rilevatore è in esecuzione, eliminalo. Per un esempio, vedi la classe VisionProcessorBase nell'app di esempio della guida rapida.
• Se utilizzi l'API CameraX, assicurati che la strategia di contropressione sia impostata sul valore predefinito ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST. Ciò garantisce che verrà pubblicata una sola immagine alla volta per l'analisi. Se vengono prodotte altre immagini quando l'analizzatore è occupato, queste verranno eliminate automaticamente e non verranno messe in coda per la distribuzione. Dopo aver chiuso l'immagine analizzata chiamando ImageProxy.close(), verrà pubblicata l'immagine più recente.
• Se utilizzi l'output del rilevatore per sovrapporre elementi grafici all'immagine di input, ottieni il risultato da ML Kit, quindi esegui il rendering dell'immagine e della sovrapposizione in un unico passaggio. Il rendering viene eseguito sulla superficie di visualizzazione una sola volta per ogni frame di input. Per un esempio, vedi le classi CameraSourcePreview e GraphicOverlay nell'app di esempio della guida rapida.
• Se utilizzi l'API Camera2, acquisisci le immagini in formato ImageFormat.YUV_420_888. Se utilizzi l'API Camera precedente, acquisisci le immagini in formato ImageFormat.NV21.