Selfie-Segmentierung mit ML Kit für Android

Diese API wird als Betaversion angeboten und unterliegt keinem SLA und keiner Richtlinie zur Einstellung von Produkten und Diensten. Es können Änderungen an dieser API vorgenommen werden, die die Abwärtskompatibilität beeinträchtigen.

ML Kit bietet ein optimiertes SDK für die Segmentierung von Selfies.

Diese API verwendet eine gebündelte Bibliothek, die die Größe Ihrer Anwendung erhöht. Weitere Informationen finden Sie in diesem Leitfaden.

Die Assets des Selfie-Segmenters sind bei der Erstellung statisch mit Ihrer App verknüpft. Dadurch erhöht sich die Downloadgröße der App um etwa 4, 5 MB und die API-Latenz kann je nach Größe des Eingabebildes bei Pixel 4 zwischen 25 ms und 65 ms liegen.

Ausprobieren

• Probieren Sie die Beispiel-App aus, um sich ein Anwendungsbeispiel für diese API anzusehen.

Hinweis

Für diese API ist Android API-Level 21 oder höher erforderlich. Achten Sie darauf, dass die Build-Datei Ihrer Anwendung einen minSdkVersion-Wert von 21 oder höher verwendet.

1. Fügen Sie in der Datei build.gradle auf Projektebene das Maven-Repository von Google in die Abschnitte buildscript und allprojects ein.
2. Fügen Sie die Abhängigkeiten für die ML Kit-Android-Bibliotheken in die Gradle-Datei auf App-Ebene Ihres Moduls ein, die normalerweise app/build.gradle ist:

dependencies {
  implementation 'com.google.mlkit:segmentation-selfie:16.0.0-beta5'
}

1. Instanz von Segmenter erstellen

Segmentierungsoptionen

Um ein Bild zu segmentieren, erstellen Sie zuerst eine Instanz von Segmenter, indem Sie die folgenden Optionen angeben.

Detektormodus

Der Segmenter wird in zwei Modi ausgeführt. Wählen Sie die Option aus, die zu Ihrem Anwendungsfall passt.

STREAM_MODE (default)

Dieser Modus ist zum Streamen von Frames über ein Video oder eine Kamera vorgesehen. In diesem Modus verwendet der Segmentierungsoperator Ergebnisse aus vorherigen Frames, um flüssigere Segmentierungsergebnisse zurückzugeben.

SINGLE_IMAGE_MODE

Dieser Modus ist für einzelne Bilder vorgesehen, die keinen Bezug haben. In diesem Modus verarbeitet der Segmenter jedes Bild unabhängig und ohne Glättung über die Frames.

Maske für Rohgröße aktivieren

Fordert den Segmenter auf, die Rohgrößenmaske zurückzugeben, die der Größe der Modellausgabe entspricht.

Die Größe der Rohmaske (z.B. 256 x 256) ist normalerweise kleiner als die Größe des Eingabebilds. Rufen Sie SegmentationMask#getWidth() und SegmentationMask#getHeight() auf, um die Maskengröße abzurufen, wenn Sie diese Option aktivieren.

Ohne Angabe dieser Option skaliert der Segmenter die Rohmaske neu, damit sie der Größe des eingegebenen Bilds entspricht. Verwenden Sie diese Option, wenn Sie eine benutzerdefinierte Neuskalierungslogik anwenden möchten oder für Ihren Anwendungsfall keine Neuskalierung erforderlich ist.

Geben Sie die Segmentierungsoptionen an:

Kotlin

val options =
        SelfieSegmenterOptions.Builder()
            .setDetectorMode(SelfieSegmenterOptions.STREAM_MODE)
            .enableRawSizeMask()
            .build()

Java

SelfieSegmenterOptions options =
        new SelfieSegmenterOptions.Builder()
            .setDetectorMode(SelfieSegmenterOptions.STREAM_MODE)
            .enableRawSizeMask()
            .build();

Erstellen Sie eine Instanz von Segmenter. Übergeben Sie die angegebenen Optionen:

Kotlin

val segmenter = Segmentation.getClient(options)

Java

Segmenter segmenter = Segmentation.getClient(options);

2. Eingabebild vorbereiten

Wenn Sie ein Bild segmentieren möchten, erstellen Sie ein InputImage-Objekt aus einem Bitmap-, media.Image-, ByteBuffer-, Byte-Array oder einer Datei auf dem Gerät.

Sie können ein InputImage-Objekt aus verschiedenen Quellen erstellen, die unten erläutert werden.

Mit einem media.Image

Wenn du ein InputImage-Objekt aus einem media.Image-Objekt erstellen möchtest, z. B. wenn du ein Bild mit der Kamera eines Geräts aufnimmst, übergib das media.Image-Objekt und die Drehung des Bildes an InputImage.fromMediaImage().

Wenn Sie die Bibliothek CameraX verwenden, berechnen die Klassen OnImageCapturedListener und ImageAnalysis.Analyzer den Rotationswert für Sie.

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
          // ...
        }
    }
}

Wenn du keine Kamerabibliothek verwendest, die dir den Drehungsgrad des Bildes liefert, kannst du ihn aus dem Drehungsgrad des Geräts und der Ausrichtung des Kamerasensors im Gerät berechnen:

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;
}

Übergeben Sie dann das media.Image-Objekt und den Wert für den Rotationsgrad an InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

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

Java

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

Datei-URI verwenden

Wenn Sie ein InputImage-Objekt aus einem Datei-URI erstellen möchten, übergeben Sie den Anwendungskontext und den Datei-URI an InputImage.fromFilePath(). Das ist nützlich, wenn Sie den Intent ACTION_GET_CONTENT verwenden, um den Nutzer aufzufordern, ein Bild aus seiner Galerie-App auszuwählen.

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();
}

ByteBuffer oder ByteArray verwenden

Um ein InputImage-Objekt aus ByteBuffer oder ByteArray zu erstellen, berechnen Sie zuerst den Bilddrehungsgrad, wie zuvor für die media.Image-Eingabe beschrieben. Erstellen Sie dann das InputImage-Objekt mit dem Zwischenspeicher oder Array, zusammen mit Höhe, Breite, Farbcodierungsformat und Drehungsgrad:

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

Mit einem Bitmap

Um ein InputImage-Objekt aus einem Bitmap-Objekt zu erstellen, deklariere Folgendes:

Kotlin

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

Java

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

Das Bild wird durch ein Bitmap-Objekt in Verbindung mit Drehungsgrad dargestellt.

3. Bild verarbeiten

Übergeben Sie das vorbereitete InputImage-Objekt an die Methode process des Segmenter.

Kotlin

Task<SegmentationMask> result = segmenter.process(image)
       .addOnSuccessListener { results ->
           // Task completed successfully
           // ...
       }
       .addOnFailureListener { e ->
           // Task failed with an exception
           // ...
       }

Java

Task<SegmentationMask> result =
        segmenter.process(image)
                .addOnSuccessListener(
                        new OnSuccessListener<SegmentationMask>() {
                            @Override
                            public void onSuccess(SegmentationMask mask) {
                                // Task completed successfully
                                // ...
                            }
                        })
                .addOnFailureListener(
                        new OnFailureListener() {
                            @Override
                            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                                // Task failed with an exception
                                // ...
                            }
                        });

Hinweis: Wenn Sie die CameraX API verwenden, müssen Sie die ImageProxy schließen, wenn Sie sie nicht mehr benötigen. Fügen Sie dazu beispielsweise dem Task-Objekt, das von der Methode process zurückgegeben wird, ein OnCompleteListener hinzu. Ein Beispiel finden Sie in der Kurzanleitung VisionProcessorBase in der Beispielanwendung.

4. Segmentierungsergebnis abrufen

Sie können das Segmentierungsergebnis so erhalten:

Kotlin

val mask = segmentationMask.getBuffer()
val maskWidth = segmentationMask.getWidth()
val maskHeight = segmentationMask.getHeight()

for (val y = 0; y < maskHeight; y++) {
  for (val x = 0; x < maskWidth; x++) {
    // Gets the confidence of the (x,y) pixel in the mask being in the foreground.
    val foregroundConfidence = mask.getFloat()
  }
}

Java

ByteBuffer mask = segmentationMask.getBuffer();
int maskWidth = segmentationMask.getWidth();
int maskHeight = segmentationMask.getHeight();

for (int y = 0; y < maskHeight; y++) {
  for (int x = 0; x < maskWidth; x++) {
    // Gets the confidence of the (x,y) pixel in the mask being in the foreground.
    float foregroundConfidence = mask.getFloat();
  }
}

Ein vollständiges Beispiel für die Verwendung der Segmentierungsergebnisse finden Sie im ML Kit-Schnellstartbeispiel.

Tipps zur Verbesserung der Leistung

Die Qualität Ihrer Ergebnisse hängt von der Qualität des Eingabebildes ab:

• Damit ML Kit ein genaues Segmentierungsergebnis erhalten kann, sollte das Bild mindestens 256 x 256 Pixel groß sein.
• Ein schlechter Bildfokus kann auch die Genauigkeit beeinträchtigen. Wenn Sie keine akzeptablen Ergebnisse erhalten, bitten Sie den Nutzer, das Bild erneut aufzunehmen.

Wenn Sie die Segmentierung in einer Echtzeitanwendung verwenden möchten, beachten Sie die folgenden Richtlinien, um die besten Framerates zu erzielen:

• Verwenden Sie STREAM_MODE.
• Nehmen Sie Bilder mit einer niedrigeren Auflösung auf. Beachten Sie jedoch auch die Anforderungen dieser API an die Bildabmessungen.
• Erwägen Sie, die Maskenoption für die Rohgröße zu aktivieren und die gesamte Logik zur Neuskalierung zu kombinieren. Anstatt beispielsweise die API die Maske zuerst so skalieren zu lassen, dass sie der Größe des eingegebenen Bilds entspricht, und sie dann erneut skalieren, damit sie der Größe der Ansicht entspricht, fordern Sie einfach die Maske der Rohgröße an und kombinieren diese beiden Schritte zu einem.
• Wenn Sie die Camera oder camera2 API verwenden, drosseln Sie Aufrufe an den Detektor. Wenn ein neuer Videoframe verfügbar wird, während der Detektor ausgeführt wird, lassen Sie den Frame fallen. Ein Beispiel finden Sie in der VisionProcessorBase-Klasse in der Beispielanwendung im Schnellstart.
• Wenn Sie die CameraX API verwenden, muss die Rückstaustrategie auf den Standardwert ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST gesetzt sein. Dadurch wird garantiert, dass jeweils nur ein Bild zur Analyse geliefert wird. Wenn mehr Bilder erzeugt werden, während das Analysegerät ausgelastet ist, werden diese automatisch verworfen und nicht in die Warteschlange für die Übermittlung eingereiht. Sobald das analysierte Bild durch Aufrufen von ImageProxy.close() geschlossen wurde, wird das nächste aktuelle Bild geliefert.
• Wenn Sie die Ausgabe des Detektors verwenden, um Grafiken über das Eingabebild einzublenden, rufen Sie zuerst das Ergebnis aus ML Kit ab und rendern Sie dann das Bild und das Overlay in einem Schritt. Dadurch wird die Anzeigeoberfläche für jeden Eingabeframe nur einmal gerendert. Ein Beispiel finden Sie in der Kurzanleitung unter den Klassen CameraSourcePreview und GraphicOverlay.
• Wenn du die Camera2 API verwendest, nimm Bilder im ImageFormat.YUV_420_888-Format auf. Wenn du die ältere Camera API verwendest, nimm Bilder im ImageFormat.NV21-Format auf.