פילוח סלפי באמצעות ערכת ML ב-Android

ערכת ML מספקת SDK אופטימלי לפילוח סלפי. הנכסים של הכלי לפילוח תמונות סלפי מקושרים סטטיים לאפליקציה שלך בזמן השימוש בהם. הפעולה הזו תגדיל את גודל ההורדה של האפליקציה ב-5MB ואת זמן האחזור של ה-API יכול להשתנות מ-25 אלפיות השנייה ל-65 אלפיות השנייה, בהתאם לגודל של תמונת הקלט, כפי שנמדד ב-Pixel 4.

לפני שמתחילים

  1. בקובץ build.gradle ברמת הפרויקט, חשוב להקפיד לכלול את מאגר Maven ב-Google בקטעים buildscript ו-allprojects.
  2. מוסיפים את יחסי התלות של הספריות ל-Android Kit ב-ML Kit בקובץ המודול ברמת האפליקציה, שהוא בדרך כלל app/build.gradle:
dependencies {
  implementation 'com.google.mlkit:segmentation-selfie:16.0.0-beta4'
}

1. יצירת מכונה של מפלח

אפשרויות פילוח

כדי לבצע פילוח בתמונה, קודם צריך ליצור מופע של Segmenter על ידי ציון האפשרויות הבאות.

מצב מזהה

ה-Segmenter פועל בשני מצבים. הקפידו לבחור את סוג ההתאמה המתאים לתרחיש לדוגמה שלכם.

STREAM_MODE (default)

המצב הזה מיועד לסטרימינג של מסגרות מהסרטון או המצלמה. במצב כזה, הפלח ממנף תוצאות ממסגרות קודמות כדי להחזיר תוצאות פילוח חלקות יותר.

SINGLE_IMAGE_MODE

המצב הזה מיועד לתמונות בודדות שאינן קשורות. במצב זה, הפילוח יעבד כל תמונה בנפרד, ללא החלקת מסגרת.

הפעלת מסכה גולמית של גודל

מבקש מהפילוח להחזיר את מסכת הגולמיות בגודל שתואמת לפלט הדגם.

הגודל של המסכה הגולמית (למשל, 256x256) קטן יותר מגודל תמונת הקלט. יש להפעיל את ההגדרה SegmentationMask#getWidth() ו-SegmentationMask#getHeight() כדי לקבל את גודל המסכה כשמפעילים את האפשרות הזו.

ללא ציון האפשרות הזו, כלי הסינון משנה את גודל המסכה הגולמית בהתאם לגודל תמונת הקלט. כדאי להשתמש באפשרות הזו אם אתם רוצים להחיל לוגיקת התאמה אישית של קנה המידה או שינוי גודל בהתאם לתרחיש לדוגמה.

מציינים את אפשרויות הפילוח:

Kotlin

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

Java

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

יצירת מכונה של Segmenter. העברת האפשרויות שציינת:

Kotlin

val segmenter = Segmentation.getClient(options)

Java

Segmenter segmenter = Segmentation.getClient(options);

2. הכנת תמונת הקלט

כדי לבצע פילוח בתמונה, צריך ליצור אובייקט InputImage מ-Bitmap, מ-media.Image, מ-ByteBuffer, ממערך בייט או מקובץ במכשיר.

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.

3. עיבוד התמונה

יש להעביר את האובייקט InputImage מוכן לשיטה process של 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
                                // ...
                            }
                        });

4. משיגים את תוצאת הפילוח

כך תוכלו לקבל את תוצאת הפילוח:

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();
  }
}

דוגמה מלאה לשימוש בתוצאות הפילוח זמינה בדוגמה למתחילים ב-ML Kit.

טיפים לשיפור הביצועים

האיכות של התוצאות תלויה באיכות של תמונת הקלט:

  • כדי שלמידת המכונה של ML תקבל תוצאת פילוח מדויקת, התמונה צריכה להיות בגודל של 256x256 פיקסלים לפחות.
  • גם מיקוד בתמונה באיכות נמוכה עשוי להשפיע על הדיוק. אם לא מתקבלות תוצאות מקובלות, מבקשים מהמשתמש לצלם מחדש את התמונה.

אם רוצים להשתמש בפילוח באפליקציה בזמן אמת, יש לפעול לפי ההנחיות הבאות כדי להשיג את קצב הפריימים הטוב ביותר:

  • שימוש בחשבון STREAM_MODE.
  • מומלץ לצלם תמונות ברזולוציה נמוכה יותר. עם זאת, חשוב גם לזכור את הדרישות לגבי מידות התמונה של ה-API הזה.
  • כדאי להפעיל את האפשרות של מסכה גולמית ולשלב את כל הלוגיקה לשינוי גודל. לדוגמה, במקום לאפשר ל-API לשנות את גודל המסכה כך שיתאים תחילה לגודל תמונת הקלט, ולאחר מכן לשנות את הגודל שלה שוב כך שיתאים לגודל התצוגה לתצוגה, פשוט מבקשים מסכה גולמית של שילוב ושילוב שני השלבים האלה לאחד.
  • אם משתמשים ב- Camera או ב-camera2 API, מווסתים את השיחות למזהה. אם פריים חדש של וידאו הופך לזמין בזמן שהמזהה פועל, 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 מזהה-העל כדי להציג גרפיקה על תמונת הקלט, תחילה יש לקבל 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.