Phát hiện và theo dõi đối tượng bằng Bộ công cụ học máy trên Android

Bạn có thể dùng Bộ công cụ học máy để phát hiện và theo dõi các đối tượng trong các khung hình video liên tiếp.

Khi bạn truyền hình ảnh đến Bộ công cụ học máy, công cụ này sẽ phát hiện tối đa 5 đối tượng trong hình ảnh đó cùng với vị trí của từng đối tượng trong hình ảnh. Khi phát hiện đối tượng trong luồng video, mỗi đối tượng có một mã nhận dạng duy nhất mà bạn có thể dùng để theo dõi đối tượng giữa các khung hình. Bạn cũng có thể tùy ý bật đối tượng tương đối Phân loại để gắn nhãn các đối tượng bằng mô tả danh mục rộng.

API này sử dụng thư viện chưa theo gói và bạn phải tải thư viện này xuống trước khi sử dụng. Xem hướng dẫn này để biết thêm thông tin.

Dùng thử

• Dùng thử ứng dụng mẫu để xem ví dụ về cách sử dụng API này.
• Xem trang giới thiệu Material Design để triển khai toàn diện API này.

Trước khi bắt đầu

API này yêu cầu API Android cấp 21 trở lên. Hãy đảm bảo rằng bản dựng của ứng dụng sử dụng giá trị minSdkVersion từ 21 trở lên.

1. Trong tệp build.gradle cấp dự án, hãy nhớ đưa vào Kho lưu trữ Maven của Google trong cả buildscript và allprojects mục.
2. Thêm các phần phụ thuộc cho thư viện Android Bộ công cụ học máy vào mô-đun của bạn tệp gradle cấp ứng dụng, thường là app/build.gradle:

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

1. Định cấu hình trình phát hiện đối tượng

Để phát hiện và theo dõi các đối tượng, trước tiên hãy tạo một thực thể của ObjectDetector và tùy ý chỉ định bất kỳ cài đặt trình phát hiện nào bạn muốn thay đổi từ mặc định.

1. Định cấu hình trình phát hiện đối tượng cho trường hợp sử dụng của bạn bằng Đối tượng ObjectDetectorOptions. Bạn có thể thay đổi các tuỳ chọn sau cài đặt:

   Cài đặt trình phát hiện đối tượng
   Chế độ phát hiện	STREAM_MODE (mặc định) | SINGLE_IMAGE_MODE Trong STREAM_MODE (mặc định), trình phát hiện đối tượng sẽ chạy với độ trễ thấp, nhưng có thể tạo ra kết quả không hoàn chỉnh (chẳng hạn như hộp giới hạn không xác định hoặc nhãn danh mục) ở vài trang đầu các lệnh gọi của trình phát hiện. Ngoài ra, trong STREAM_MODE, trình phát hiện gán mã theo dõi cho các đối tượng mà bạn có thể sử dụng để theo dõi đối tượng trên các khung. Sử dụng chế độ này khi bạn muốn theo dõi đối tượng hoặc khi độ trễ thấp là quan trọng, chẳng hạn như khi xử lý theo thời gian thực. Trong SINGLE_IMAGE_MODE, trình phát hiện đối tượng sẽ trả về kết quả sau khi xác định hộp giới hạn của đối tượng. Nếu bạn bật phân loại, nó cũng trả về kết quả sau giới hạn và nhãn danh mục đều có sẵn. Do vậy, độ trễ phát hiện của bạn có thể cao hơn. Ngoài ra, trong SINGLE_IMAGE_MODE, mã theo dõi chưa được chỉ định. Sử dụng chế độ này nếu độ trễ không quan trọng và bạn không muốn xử lý một phần kết quả.
   Phát hiện và theo dõi nhiều đối tượng	false (mặc định) | true Xác định xem có phát hiện và theo dõi tối đa năm đối tượng hay chỉ phát hiện tối đa đối tượng hay không đối tượng nổi bật (mặc định).
   Phân loại đối tượng	false (mặc định) | true Liệu có phân loại các đối tượng được phát hiện thành các danh mục tương đối hay không. Khi được bật, trình phát hiện đối tượng sẽ phân loại đối tượng thành các danh mục sau: hàng thời trang, thực phẩm, đồ gia dụng, địa điểm và cây cối.

   API theo dõi và phát hiện đối tượng được tối ưu hoá cho hai mục đích sử dụng cốt lõi này trường hợp:

   • Phát hiện trực tiếp và theo dõi đối tượng nổi bật nhất trong máy ảnh kính ngắm.
   • Phát hiện nhiều đối tượng trong một hình ảnh tĩnh.

   Cách định cấu hình API cho các trường hợp sử dụng này:

   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. Nhận một thực thể của ObjectDetector:

   Kotlin

   val objectDetector = ObjectDetection.getClient(options)

   Java

   ObjectDetector objectDetector = ObjectDetection.getClient(options);

2. Chuẩn bị hình ảnh đầu vào

Để phát hiện và theo dõi các đối tượng, hãy truyền hình ảnh đến ObjectDetector phương thức process() của thực thể.

Trình phát hiện đối tượng chạy trực tiếp từ Bitmap, NV21 ByteBuffer hoặc YUV_420_888 media.Image. Tạo InputImage từ các nguồn đó bạn nên dùng tính năng này nếu có quyền truy cập trực tiếp vào một trong các nguồn cấp dữ liệu đó. Nếu bạn tạo InputImage từ các nguồn khác, thì chúng tôi sẽ xử lý việc chuyển đổi nội bộ cho bạn và điều đó có thể kém hiệu quả hơn.

Đối với mỗi khung video hoặc hình ảnh trong một trình tự, hãy làm như sau:

Bạn có thể tạo một InputImage đối tượng từ các nguồn khác nhau, mỗi nguồn được giải thích ở bên dưới.

Sử dụng media.Image

Cách tạo InputImage từ đối tượng media.Image, chẳng hạn như khi bạn chụp ảnh từ một camera của thiết bị, hãy truyền đối tượng media.Image và xoay thành InputImage.fromMediaImage().

Nếu bạn sử dụng Thư viện CameraX, OnImageCapturedListener và Các lớp ImageAnalysis.Analyzer tính toán giá trị xoay cho bạn.

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
          // ...
        }
    }
}

Nếu không sử dụng thư viện máy ảnh cung cấp độ xoay của hình ảnh, bạn có thể tính tỷ lệ khung hình dựa trên độ xoay của thiết bị và hướng của máy ảnh cảm biến trong thiết bị:

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;
}

Sau đó, hãy truyền đối tượng media.Image và giá trị độ xoay thành InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

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

Java

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

Sử dụng URI tệp

Cách tạo InputImage từ một URI tệp, hãy chuyển ngữ cảnh ứng dụng và URI tệp đến InputImage.fromFilePath(). Điều này rất hữu ích khi bạn sử dụng ý định ACTION_GET_CONTENT để nhắc người dùng chọn một bức ảnh trong ứng dụng thư viện của họ.

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();
}

Sử dụng ByteBuffer hoặc ByteArray

Cách tạo InputImage đối tượng từ ByteBuffer hoặc ByteArray, trước tiên hãy tính hình ảnh độ xoay như mô tả trước đây cho đầu vào media.Image. Sau đó, hãy tạo đối tượng InputImage bằng vùng đệm hoặc mảng, cùng với đối tượng chiều cao, chiều rộng, định dạng mã hoá màu và độ xoay:

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

Sử dụng Bitmap

Cách tạo InputImage qua đối tượng Bitmap, hãy khai báo sau:

Kotlin

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

Java

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

Hình ảnh được biểu thị bằng một đối tượng Bitmap cùng với độ xoay.

3. Xử lý hình ảnh

Truyền hình ảnh vào phương thức 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
                // ...
            }
        });

Lưu ý: Nếu bạn đang sử dụng API CameraX, hãy nhớ đóng ImageProxy khi sử dụng xong. ví dụ: bằng cách thêm OnCompleteListener vào Task được trả về từ process. Xem Ví dụ về lớp VisionProcessorBase trong ứng dụng mẫu khởi động nhanh.

4. Lấy thông tin về đối tượng được phát hiện

Nếu lệnh gọi đến process() thành công, danh sách DetectedObject sẽ được chuyển tới trình nghe thành công.

Lưu ý: Ở chế độ phát trực tuyến, trình phát hiện đối tượng có thể cần phải xử lý 30 hoặc nhiều khung hình hơn, tuỳ thuộc vào hiệu suất của thiết bị, trước khi phát hiện thấy khung hình đầu tiên .

Mỗi DetectedObject chứa các thuộc tính sau:

Hộp giới hạn	Rect cho biết vị trí của đối tượng trong hình ảnh.
Mã theo dõi	Số nguyên xác định đối tượng trên các hình ảnh. Rỗng trong SINGLE_IMAGE_MODE.
Nhãn	Mô tả nhãn Mô tả văn bản của nhãn. Đó sẽ là một trong các Chuỗi hằng số được định nghĩa trong PredefinedCategory. Chỉ mục nhãn Chỉ mục của nhãn trong số tất cả các nhãn được hỗ trợ thuật toán phân loại. Đây sẽ là một trong những hằng số nguyên được xác định trong PredefinedCategory. Mức độ tin cậy của nhãn Giá trị tin cậy của việc phân loại đối tượng.

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();
    }
}

Đảm bảo trải nghiệm người dùng tuyệt vời

Để có trải nghiệm người dùng tốt nhất, hãy làm theo các nguyên tắc sau trong ứng dụng của bạn:

• Việc phát hiện được đối tượng có thành công hay không còn phụ thuộc vào độ phức tạp trực quan của đối tượng. Ngang bằng những đối tượng có một số ít đặc điểm trực quan có thể cần được phát hiện chiếm phần lớn hình ảnh. Bạn nên cung cấp cho người dùng hướng dẫn về thu thập dữ liệu đầu vào phù hợp với loại đối tượng bạn muốn phát hiện.
• Khi sử dụng tính năng phân loại, nếu bạn muốn phát hiện các đối tượng không nằm trong rõ ràng vào các danh mục được hỗ trợ, triển khai cách xử lý đặc biệt đối với các trường hợp không xác định .

Ngoài ra, hãy xem ứng dụng giới thiệu Material Design cho bộ công cụ học máy và Thiết kế Material Design Bộ sưu tập Mẫu cho các tính năng dựa trên công nghệ học máy.

Cải thiện hiệu suất

Nếu bạn muốn sử dụng tính năng phát hiện đối tượng trong ứng dụng theo thời gian thực, hãy làm theo các bước sau để đạt được tốc độ khung hình tốt nhất:

• Khi bạn sử dụng chế độ truyền trực tuyến trong một ứng dụng thời gian thực, đừng sử dụng nhiều phát hiện vật thể, vì hầu hết các thiết bị sẽ không thể tạo ra tốc độ khung hình thích hợp.

• Hãy tắt tính năng phân loại nếu bạn không cần.

• Nếu bạn sử dụng Camera hoặc API camera2, lệnh điều tiết đến trình phát hiện. Nếu một video mới khung hình sẽ xuất hiện trong khi trình phát hiện đang chạy, hãy bỏ khung đó. Xem Ví dụ về lớp VisionProcessorBase trong ứng dụng mẫu khởi động nhanh.
• Nếu bạn sử dụng API CameraX, đảm bảo rằng chiến lược backpressure được đặt ở giá trị mặc định ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST. Việc này giúp đảm bảo mỗi lần hệ thống chỉ gửi một hình ảnh để phân tích. Nếu các hình ảnh khác được tạo ra khi trình phân tích bận, chúng sẽ tự động bị loại bỏ và không được đưa vào hàng đợi của bạn. Sau khi hình ảnh đang được phân tích được đóng bằng cách gọi ImageProxy.close(), hình ảnh mới nhất tiếp theo sẽ được gửi.
• Nếu bạn sử dụng đầu ra của trình phát hiện để phủ 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 lên trên trong một bước duy nhất. Kết xuất này hiển thị trên bề mặt màn hình một lần cho mỗi khung đầu vào. Xem CameraSourcePreview và Ví dụ về các lớp GraphicOverlay trong ứng dụng mẫu khởi động nhanh.
• Nếu bạn sử dụng API Camera2, hãy chụp ảnh trong Định dạng ImageFormat.YUV_420_888. Nếu bạn sử dụng API Camera cũ, hãy chụp ảnh trong Định dạng ImageFormat.NV21.