在 iOS 系统中使用机器学习套件进行自拍照分割

机器学习套件提供了经过优化的 SDK，可用于自拍分割。自拍分割器素材资源会在构建时静态链接到您的应用。这最多会使应用大小增加 24MB，并且 API 延迟时间可能会在 7 毫秒到 12 毫秒之间（根据在 iPhone X 上进行的测算）。

试试看

准备工作

  1. 在 Podfile 中添加以下机器学习套件库：

    pod 'GoogleMLKit/SegmentationSelfie', '7.0.0'

  2. 安装或更新项目的 Pod 后，请使用 Xcode 项目的 .xcworkspace 打开该项目。Xcode 13.2.1 或更高版本支持机器学习套件。

1. 创建 Segmenter 实例

如需对自拍照进行分割，请先使用 SelfieSegmenterOptions 创建 Segmenter 的实例，并根据需要指定分割设置。

细分器选项

分割工具模式

Segmenter 可在两种模式下运行。请务必选择与您的应用场景匹配的模型。

STREAM_MODE (default)

此模式适用于从视频或摄像头流式传输帧。在此模式下，分割器将利用之前帧的结果返回更平滑的分割结果。

SINGLE_IMAGE_MODE (default)

此模式适用于不相关的单张图片。在此模式下，分割器会独立处理每张图片，不会跨帧进行平滑处理。

启用原始尺寸遮罩

请求分割器返回与模型输出大小匹配的原始大小掩码。

原始掩码大小（例如 256x256）通常小于输入图片大小。

如果未指定此选项，分割器将重新调整原始蒙版，使其与输入图片大小相匹配。如果您想应用自定义的放大缩小逻辑，或者您的用例不需要放大缩小，请考虑使用此选项。

指定分段器选项：

SwiftObjective-C
let options = SelfieSegmenterOptions()
options.segmenterMode = .singleImage
options.shouldEnableRawSizeMask = true
 
MLKSelfieSegmenterOptions *options = [[MLKSelfieSegmenterOptions alloc] init];
options.segmenterMode = MLKSegmenterModeSingleImage;
options.shouldEnableRawSizeMask = YES;

最后，获取 Segmenter 的实例。传递您指定的选项：

SwiftObjective-C
let segmenter = Segmenter.segmenter(options: options)
 
MLKSegmenter *segmenter = [MLKSegmenter segmenterWithOptions:options];

2. 准备输入图片

如需对自拍进行分割，请对每个图片或视频帧执行以下操作。 如果您启用了流模式，则必须基于 CMSampleBuffer 创建 VisionImage 对象。

使用 UIImage 或 CMSampleBuffer 创建一个 VisionImage 对象。

如果您使用的是 UIImage，请按以下步骤操作：

  • 使用 UIImage 创建一个 VisionImage 对象。请务必指定正确的 .orientation。
    SwiftObjective-C
    let image = VisionImage(image: UIImage)
visionImage.orientation = image.imageOrientation
     
    MLKVisionImage *visionImage = [[MLKVisionImage alloc] initWithImage:image];
visionImage.orientation = image.imageOrientation;

如果您使用的是 CMSampleBuffer，请按以下步骤操作：

  • 指定 CMSampleBuffer 中所含图片数据的方向。

    如需获取图片方向，请运行以下命令：

    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;
  }
}
  • 使用 CMSampleBuffer 对象和方向创建一个 VisionImage 对象：
    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. 处理图片

将 VisionImage 对象传递给 Segmenter 的图片处理方法之一。您可以使用异步的 process(image:) 方法或同步的 results(in:) 方法。

如需对自拍照图片同步执行分割，请执行以下操作：

SwiftObjective-C
var mask: [SegmentationMask]
do {
  mask = try segmenter.results(in: image)
} catch let error {
  print("Failed to perform segmentation with error: \(error.localizedDescription).")
  return
}

// Success. Get a segmentation mask here.
 
NSError *error;
MLKSegmentationMask *mask =
    [segmenter resultsInImage:image error:&error];
if (error != nil) {
  // Error.
  return;
}

// Success. Get a segmentation mask here.

如需对自拍照图片异步执行分割，请执行以下操作：

SwiftObjective-C
segmenter.process(image) { mask, error in
  guard error == nil else {
    // Error.
    return
  }
  // Success. Get a segmentation mask here.
 
[segmenter processImage:image
             completion:^(MLKSegmentationMask * _Nullable mask,
                          NSError * _Nullable error) {
               if (error != nil) {
                 // Error.
                 return;
               }
               // Success. Get a segmentation mask here.
             }];

4. 获取分割掩码

您可以按如下方式获取细分结果：

SwiftObjective-C
let maskWidth = CVPixelBufferGetWidth(mask.buffer)
let maskHeight = CVPixelBufferGetHeight(mask.buffer)

CVPixelBufferLockBaseAddress(mask.buffer, CVPixelBufferLockFlags.readOnly)
let maskBytesPerRow = CVPixelBufferGetBytesPerRow(mask.buffer)
var maskAddress =
    CVPixelBufferGetBaseAddress(mask.buffer)!.bindMemory(
        to: Float32.self, capacity: maskBytesPerRow * maskHeight)

for _ in 0...(maskHeight - 1) {
  for col in 0...(maskWidth - 1) {
    // Gets the confidence of the pixel in the mask being in the foreground.
    let foregroundConfidence: Float32 = maskAddress[col]
  }
  maskAddress += maskBytesPerRow / MemoryLayout<Float32>.size
}
 
size_t width = CVPixelBufferGetWidth(mask.buffer);
size_t height = CVPixelBufferGetHeight(mask.buffer);

CVPixelBufferLockBaseAddress(mask.buffer, kCVPixelBufferLock_ReadOnly);
size_t maskBytesPerRow = CVPixelBufferGetBytesPerRow(mask.buffer);
float *maskAddress = (float *)CVPixelBufferGetBaseAddress(mask.buffer);

for (int row = 0; row < height; ++row) {
  for (int col = 0; col < width; ++col) {
    // Gets the confidence of the pixel in the mask being in the foreground.
    float foregroundConfidence = maskAddress[col];
  }
  maskAddress += maskBytesPerRow / sizeof(float);
}

如需查看有关如何使用分割结果的完整示例，请参阅 ML Kit 快速入门示例。

提升效果的提示

结果的质量取决于输入图片的质量：

  • 为了让机器学习套件获得准确的分割结果，图片应至少为 256x256 像素。
  • 如果您是在实时应用中执行自拍分割，则可能还需要考虑输入图片的整体尺寸。较小图片的处理速度相对较快，因此，为了减少延迟时间，请以较低的分辨率捕获图片，但请牢记上述分辨率要求，并确保正文在图片中占据尽可能大的画面。
  • 图片聚焦不佳也会影响准确性。如果您无法获得满意的结果，请让用户重新拍摄图片。

如果要在实时应用中使用分割功能，请遵循以下准则以实现最佳帧速率：