Segmentacja według tematów przy użyciu ML Kit na Androida

Użyj ML Kit, aby łatwo dodać do swojej aplikacji funkcje podziału na segmenty według tematu.

Funkcja Szczegóły
Nazwa pakietu SDK play-services-mlkit-subject-segmentation
Implementacja Niegrupowany: model jest pobierany dynamicznie za pomocą Usług Google Play.
Wpływ rozmiaru aplikacji Zwiększenie rozmiaru o ok. 200 KB.
Czas inicjowania Użytkownicy mogą czekać na pobranie modelu przed jego pierwszym użyciem.

Wypróbuj

Zanim zaczniesz

  1. W pliku build.gradle na poziomie projektu dodaj repozytorium Google Maven w sekcjach buildscript i allprojects.
  2. Dodaj zależność z biblioteką podziału tematu w narzędziu ML Kit do pliku Gradle na poziomie aplikacji modułu. Jest to zwykle app/build.gradle:
dependencies {
   implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-subject-segmentation:16.0.0-beta1'
}

Jak wspomnieliśmy powyżej, model zapewnia Usługi Google Play. Możesz skonfigurować aplikację tak, aby po jej zainstalowaniu ze Sklepu Play automatycznie pobierała model na urządzenie. Aby to zrobić, dodaj do pliku AndroidManifest.xml aplikacji tę deklarację:

<application ...>
      ...
      <meta-data
          android:name="com.google.mlkit.vision.DEPENDENCIES"
          android:value="subject_segment" >
      <!-- To use multiple models: android:value="subject_segment,model2,model3" -->
</application>

Możesz też bezpośrednio sprawdzić dostępność modelu i poprosić o pobranie za pomocą Usług Google Play za pomocą interfejsu ModuleInstallClient API.

Jeśli nie włączysz pobierania modelu w czasie instalacji lub nie poprosisz o jawne pobranie, model zostanie pobrany przy pierwszym uruchomieniu segmentacji. Żądania wysłane przed zakończeniem pobierania nie przyniosą żadnych rezultatów.

1. Przygotowywanie obrazu wejściowego

Aby przeprowadzić segmentację obrazu, utwórz obiekt InputImage z Bitmap, media.Image, ByteBuffer, tablicy bajtów albo z pliku na urządzeniu.

Obiekt InputImage możesz utworzyć z różnych źródeł. Poniżej znajdziesz opis każdego z nich.

Korzystanie z: media.Image

Aby utworzyć obiekt InputImage na podstawie obiektu media.Image, na przykład podczas rejestrowania obrazu aparatem urządzenia, przekaż obiekt media.Image i obrót obrazu do InputImage.fromMediaImage().

Jeśli używasz biblioteki AparatuX, klasy OnImageCapturedListener i ImageAnalysis.Analyzer obliczają wartość obrotu za Ciebie.

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
          // ...
        }
    }
}

Jeśli nie korzystasz z biblioteki aparatu, która określa stopień obrotu obrazu, możesz go obliczyć na podstawie stopnia obrotu urządzenia i orientacji czujnika aparatu w urządzeniu:

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;
}

Następnie przekaż obiekt media.Image i wartość stopnia obrotu do InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

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

Java

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

Za pomocą identyfikatora URI pliku

Aby utworzyć obiekt InputImage na podstawie identyfikatora URI pliku, przekaż do InputImage.fromFilePath() kontekst aplikacji i identyfikator URI pliku. Jest to przydatne, gdy używasz intencji ACTION_GET_CONTENT, aby zachęcić użytkownika do wybrania obrazu z aplikacji galerii.

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();
}

Przy użyciu: ByteBuffer lub ByteArray

Aby utworzyć obiekt InputImage na podstawie ByteBuffer lub ByteArray, najpierw oblicz stopień obrotu obrazu zgodnie z wcześniejszym opisem dla danych wejściowych media.Image. Następnie utwórz obiekt InputImage z buforem lub tablicą i podaj wysokość, szerokość, format kodowania kolorów i stopień obrotu:

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

Korzystanie z: Bitmap

Aby utworzyć obiekt InputImage z obiektu Bitmap, wypełnij tę deklarację:

Kotlin

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

Java

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

Obraz jest reprezentowany przez obiekt Bitmap wraz z informacją o obróceniu w stopniach.

2. Tworzenie instancji SubjectSegmenter

Definiowanie opcji segmentacji

Aby podzielić obraz na segmenty, najpierw utwórz instancję SubjectSegmenterOptions w następujący sposób:

Kotlin

val options = SubjectSegmenterOptions.Builder()
       // enable options
       .build()

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        // enable options
        .build();

Poniżej znajdziesz szczegółowe informacje o każdej z tych opcji:

Maska ufności na pierwszym planie

Maska poziomu ufności na pierwszym planie pozwala odróżnić obiekt na pierwszym planie od tła.

Wywołanie enableForegroundConfidenceMask() w opcjach pozwala później pobrać maskę pierwszego planu przez wywołanie getForegroundMask() w obiekcie SubjectSegmentationResult zwróconym po przetworzeniu obrazu.

Kotlin

val options = SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundConfidenceMask()
        .build()

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundConfidenceMask()
        .build();
Mapa bitowa pierwszego planu

Możesz też zobaczyć bitmapę obiektu na pierwszym planie.

Wywołanie enableForegroundBitmap() w opcjach pozwala później pobrać bitmapę na pierwszym planie przez wywołanie metody getForegroundBitmap() w obiekcie SubjectSegmentationResult zwróconym po przetworzeniu obrazu.

Kotlin

val options = SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundBitmap()
        .build()

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundBitmap()
        .build();
Maska ufności wielu obiektów

Podobnie jak w przypadku opcji na pierwszym planie, możesz użyć właściwości SubjectResultOptions, aby włączyć maskę ufności dla każdego obiektu na pierwszym planie w ten sposób:

Kotlin

val subjectResultOptions = SubjectSegmenterOptions.SubjectResultOptions.Builder()
    .enableConfidenceMask()
    .build()

val options = SubjectSegmenterOptions.Builder()
    .enableMultipleSubjects(subjectResultOptions)
    .build()

Java

SubjectResultOptions subjectResultOptions =
        new SubjectSegmenterOptions.SubjectResultOptions.Builder()
            .enableConfidenceMask()
            .build()

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
      .enableMultipleSubjects(subjectResultOptions)
      .build()
Mapa bitowa wielu obiektów

Możesz też włączyć bitmapę dla każdego tematu:

Kotlin

val subjectResultOptions = SubjectSegmenterOptions.SubjectResultOptions.Builder()
    .enableSubjectBitmap()
    .build()

val options = SubjectSegmenterOptions.Builder()
    .enableMultipleSubjects(subjectResultOptions)
    .build()

Java

SubjectResultOptions subjectResultOptions =
      new SubjectSegmenterOptions.SubjectResultOptions.Builder()
        .enableSubjectBitmap()
        .build()

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
      .enableMultipleSubjects(subjectResultOptions)
      .build()

Tworzenie segmentowania tematów

Po określeniu opcji SubjectSegmenterOptions utwórz instancję SubjectSegmenter, która wywołuje getClient() i przekazuj te opcje jako parametr:

Kotlin

val segmenter = SubjectSegmentation.getClient(options)

Java

SubjectSegmenter segmenter = SubjectSegmentation.getClient(options);

3. Przetwarzanie obrazu

Przekaż gotowy obiekt InputImage do metody process SubjectSegmenter:

Kotlin

segmenter.process(inputImage)
    .addOnSuccessListener { result ->
        // Task completed successfully
        // ...
    }
    .addOnFailureListener { e ->
        // Task failed with an exception
        // ...
    }

Java

segmenter.process(inputImage)
    .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener() {
            @Override
            public void onSuccess(SubjectSegmentationResult result) {
                // Task completed successfully
                // ...
            }
        })
        .addOnFailureListener(new OnFailureListener() {
            @Override
            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                // Task failed with an exception
                // ...
            }
        });

4. Uzyskiwanie wyniku podziału na segmenty według tematu

Pobieranie masek pierwszego planu i map bitowych

Po przetworzeniu możesz pobrać maskę pierwszego planu dla obrazu wywołującego funkcję getForegroundConfidenceMask() w ten sposób:

Kotlin

val colors = IntArray(image.width * image.height)

val foregroundMask = result.foregroundConfidenceMask
for (i in 0 until image.width * image.height) {
  if (foregroundMask[i] > 0.5f) {
    colors[i] = Color.argb(128, 255, 0, 255)
  }
}

val bitmapMask = Bitmap.createBitmap(
  colors, image.width, image.height, Bitmap.Config.ARGB_8888
)

Java

int[] colors = new int[image.getWidth() * image.getHeight()];

FloatBuffer foregroundMask = result.getForegroundConfidenceMask();
for (int i = 0; i < image.getWidth() * image.getHeight(); i++) {
  if (foregroundMask.get() > 0.5f) {
    colors[i] = Color.argb(128, 255, 0, 255);
  }
}

Bitmap bitmapMask = Bitmap.createBitmap(
      colors, image.getWidth(), image.getHeight(), Bitmap.Config.ARGB_8888
);

Możesz też pobrać bitmapę pierwszego planu obrazu, wywołując funkcję getForegroundBitmap():

Kotlin

val foregroundBitmap = result.foregroundBitmap

Java

Bitmap foregroundBitmap = result.getForegroundBitmap();

Pobierz maski i mapy bitowe dla każdego tematu

Podobnie możesz też uzyskać maskę dla posegmentowanych tematów, wywołując dla każdego z nich funkcję getConfidenceMask() w ten sposób:

Kotlin

val subjects = result.subjects

val colors = IntArray(image.width * image.height)
for (subject in subjects) {
  val mask = subject.confidenceMask
  for (i in 0 until subject.width * subject.height) {
    val confidence = mask[i]
    if (confidence > 0.5f) {
      colors[image.width * (subject.startY - 1) + subject.startX] =
          Color.argb(128, 255, 0, 255)
    }
  }
}

val bitmapMask = Bitmap.createBitmap(
  colors, image.width, image.height, Bitmap.Config.ARGB_8888
)

Java

List subjects = result.getSubjects();

int[] colors = new int[image.getWidth() * image.getHeight()];
for (Subject subject : subjects) {
  FloatBuffer mask = subject.getConfidenceMask();
  for (int i = 0; i < subject.getWidth() * subject.getHeight(); i++) {
    float confidence = mask.get();
    if (confidence > 0.5f) {
      colors[width * (subject.getStartY() - 1) + subject.getStartX()]
          = Color.argb(128, 255, 0, 255);
    }
  }
}

Bitmap bitmapMask = Bitmap.createBitmap(
  colors, image.width, image.height, Bitmap.Config.ARGB_8888
);

Możesz też uzyskać dostęp do bitmapy każdego posegmentowanego tematu, wykonując te czynności:

Kotlin

val bitmaps = mutableListOf()
for (subject in subjects) {
  bitmaps.add(subject.bitmap)
}

Java

List bitmaps = new ArrayList<>();
for (Subject subject : subjects) {
  bitmaps.add(subject.getBitmap());
}

Wskazówki dotyczące poprawy skuteczności

W przypadku każdej sesji aplikacji pierwsze wnioskowanie jest często wolniejsze od kolejnych wnioskowania ze względu na inicjowanie modelu. Jeśli małe opóźnienie ma newralgiczne znaczenie, rozważ z wyprzedzeniem wywołanie wnioskowania fikcyjnego.

Jakość obrazu zależy od jakości obrazu wejściowego:

  • Aby narzędzie ML Kit mogło uzyskać dokładny wynik podziału na segmenty, obraz powinien mieć co najmniej 512 × 512 pikseli.
  • Słaba ostrość obrazu również może mieć wpływ na dokładność. Jeśli wyniki nie są zadowalające, poproś użytkownika o ponowne wykonanie zdjęcia.