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使用机器学习套件实现主题分割 (Android)

使用机器学习套件可轻松为应用添加正文分割功能。

功能	详细信息
SDK 名称	play-services-mlkit-subject-segmentation
实现	未捆绑：使用 Google Play 服务动态下载模型。
应用大小影响	大小增加约 200 KB。
初始化时间	用户可能需要等到模型下载完毕后才能首次使用。

试试看

您可以试用示例应用，请查看此 API 的用法示例。

准备工作

此 API 需要 Android API 级别 24 或更高级别。确保应用的构建版本文件使用的 minSdkVersion 值为 24 或更高。

请务必在您的项目级 build.gradle 文件中的 buildscript 和 allprojects 部分添加 Google 的 Maven 制品库。
将机器学习套件主题细分库的依赖项添加到模块的应用级 Gradle 文件（通常为 app/build.gradle）：

dependencies {
   implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-subject-segmentation:16.0.0-beta1'
}

如上所述，模型由 Google Play 服务提供。您可以将应用配置为自动将模型下载到设备。为此，请添加以下内容添加到应用的 AndroidManifest.xml 文件中：

<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>

您还可以使用 ModuleInstallClient API 明确检查模型可用性，并请求通过 Google Play 服务下载。

如果您未启用安装时模型下载或请求明确下载即在您首次运行细分器时下载该模型。您提出的请求在下载完成之前未产生任何结果。

1. 准备输入图片

如需对图片进行分割，请创建 InputImage 对象从 Bitmap、media.Image、ByteBuffer、字节数组或。

您可以创建 InputImage 对象，下文对每种方法进行了说明。

使用 `media.Image`

如需创建 InputImage，请执行以下操作：对象（例如从 media.Image 对象中捕获图片时）请传递 media.Image 对象和图片的旋转为 InputImage.fromMediaImage()。

如果您使用 CameraX 库、OnImageCapturedListener 和 ImageAnalysis.Analyzer 类计算旋转角度值。

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
          // ...
        }
    }
}

如果您不使用可提供图片旋转角度的相机库，可以根据设备的旋转角度和镜头方向来计算设备传感器：

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;
}

然后，传递 media.Image 对象和将旋转角度值设为 InputImage.fromMediaImage()：

Kotlin

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

Java

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

使用文件 URI

如需创建 InputImage，请执行以下操作：对象时，请将应用上下文和文件 URI 传递给 InputImage.fromFilePath()。在需要满足特定条件时使用 ACTION_GET_CONTENT intent 提示用户进行选择从图库应用中获取图片

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();
}

使用 `ByteBuffer` 或 `ByteArray`

如需创建 InputImage，请执行以下操作：对象ByteBuffer或ByteArray时，首先计算图像旋转角度。media.Image 然后，创建带有缓冲区或数组的 InputImage 对象以及图片的高度、宽度、颜色编码格式和旋转角度：

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

使用 `Bitmap`

如需创建 InputImage，请执行以下操作：对象时，请进行以下声明：Bitmap

Kotlin

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

Java

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

图片由 Bitmap 对象和旋转角度表示。

2. 创建 SubjectSegmenter 的实例

定义细分器选项

如需分割图片，请先创建一个 SubjectSegmenterOptions 实例，如下所示关注：

Kotlin

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

Java

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

以下是每个选项的详细信息：

前台置信度遮罩

前景置信度蒙版可让您区分前景主题和背景。

在选项中调用 enableForegroundConfidenceMask()，以便稍后检索通过对getForegroundMask() 处理图片后返回的 SubjectSegmentationResult 对象。

Kotlin

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

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundConfidenceMask()
        .build();

前景位图

同样，您也可以获取前景主题的位图。

在选项中调用 enableForegroundBitmap()，以便稍后检索通过对getForegroundBitmap() 处理图片后返回的 SubjectSegmentationResult 对象。

Kotlin

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

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundBitmap()
        .build();

多主题置信度蒙版

与前台选项一样，您可以使用 SubjectResultOptions 来启用每个前景正文的置信度掩码如下所示：

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()

多主题位图

同样，您也可以为每个主题启用位图：

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()

创建主题细分器

指定 SubjectSegmenterOptions 选项后，请创建 SubjectSegmenter 实例调用 getClient() 并将选项作为参数：

Kotlin

val segmenter = SubjectSegmentation.getClient(options)

Java

SubjectSegmenter segmenter = SubjectSegmentation.getClient(options);

3. 处理图片

将准备好的 InputImage 传递给系统。传递给 SubjectSegmenter 的 process 方法：

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. 获取正文分割结果

检索前景遮罩和位图

处理完成后，您可以检索图片调用的前景遮罩 getForegroundConfidenceMask()如下所示：

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
);

您还可以检索调用 getForegroundBitmap() 的图片前景的位图：

Kotlin

val foregroundBitmap = result.foregroundBitmap

Java

Bitmap foregroundBitmap = result.getForegroundBitmap();

检索每个主题的蒙版和位图

同样，您可以通过调用每个主题的getConfidenceMask()，如下所示：

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
);

您还可以访问每个细分主题的位图，如下所示：

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());
}

效果提升技巧

对于每个应用会话，首次推理的速度通常比后续推理慢推理。如果低延迟很重要，可以考虑调用“dummy”进行推理。

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 512x512 像素。
图片聚焦不佳也会影响准确性。如果您没有获得可接受的结果，请让用户重新拍摄图片。

使用机器学习套件实现主题分割 (Android)

试试看

准备工作

1. 准备输入图片

使用 media.Image

Kotlin

Java

Kotlin

Java

Kotlin

Java

使用文件 URI

Kotlin

Java

使用 ByteBuffer 或 ByteArray

Kotlin

Java

使用 Bitmap

Kotlin

Java

2. 创建 SubjectSegmenter 的实例

定义细分器选项

Kotlin

Java

前台置信度遮罩

Kotlin

Java

前景位图

Kotlin

Java

多主题置信度蒙版

Kotlin

Java

多主题位图

Kotlin

Java

创建主题细分器

Kotlin

Java

3. 处理图片

Kotlin

Java

4. 获取正文分割结果

检索前景遮罩和位图

Kotlin

Java

Kotlin

Java

检索每个主题的蒙版和位图

Kotlin

Java

Kotlin

Java

效果提升技巧

使用 `media.Image`

使用 `ByteBuffer` 或 `ByteArray`

使用 `Bitmap`