Gắn nhãn hình ảnh bằng mô hình tuỳ chỉnh trên Android

Bạn có thể dùng Bộ công cụ học máy để nhận dạng đối tượng trong một hình ảnh và gắn nhãn cho chúng. API này hỗ trợ nhiều mô hình phân loại hình ảnh tuỳ chỉnh. Năn nỉ tham khảo bài viết Mô hình tuỳ chỉnh sử dụng Bộ công cụ học máy để biết hướng dẫn về các yêu cầu về khả năng tương thích của mô hình, nơi có thể tìm thấy các mô hình được huấn luyện trước, và cách huấn luyện mô hình của riêng bạn.

Có hai cách để tích hợp tính năng gắn nhãn hình ảnh với các mô hình tuỳ chỉnh: bằng cách nhóm quy trình này như một phần của ứng dụng hoặc bằng cách sử dụng quy trình chưa theo gói phụ thuộc trên Dịch vụ Google Play. Nếu bạn chọn quy trình tách gói, ứng dụng của bạn sẽ nhỏ hơn. Hãy xem bảng dưới đây để biết chi tiết.

Có hai cách để tích hợp mô hình tuỳ chỉnh: nhóm mô hình theo đặt quảng cáo đó vào thư mục thành phần của ứng dụng hoặc tự động tải ứng dụng xuống từ Firebase. Bảng sau đây so sánh hai lựa chọn này.

Dùng thử

• Xem ứng dụng bắt đầu nhanh về thị giác để có ví dụ về cách sử dụng mô hình đi kèm và ứng dụng khởi động nhanh automl cho ví dụ về cách sử dụng mô hình được lưu trữ.

Trước khi bắt đầu

1. Trong tệp build.gradle cấp dự án, hãy nhớ đưa vào Kho lưu trữ Maven của Google trong cả buildscript và allprojects mục.

2. Thêm các phần phụ thuộc cho thư viện Android Bộ công cụ học máy vào mô-đun của bạn tệp gradle cấp ứng dụng, thường là app/build.gradle. Chọn một trong các phần phụ thuộc sau đây dựa trên nhu cầu của bạn:

   Để nhóm quy trình với ứng dụng của bạn:

   dependencies {
     // ...
     // Use this dependency to bundle the pipeline with your app
     implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-custom:17.0.3'
   }
   

   Cách sử dụng quy trình trong Dịch vụ Google Play:

   dependencies {
     // ...
     // Use this dependency to use the dynamically downloaded pipeline in Google Play Services
     implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-image-labeling-custom:16.0.0-beta5'
   }
   

3. Nếu chọn sử dụng quy trình trong Dịch vụ Google Play, bạn có thể định cấu hình ứng dụng của bạn để tự động tải quy trình xuống thiết bị sau ứng dụng của bạn được cài đặt qua Cửa hàng Play. Để thực hiện điều này, hãy thêm nội dung sau phần khai báo cho tệp AndroidManifest.xml của ứng dụng:

   <application ...>
       ...
       <meta-data
           android:name="com.google.mlkit.vision.DEPENDENCIES"
           android:value="custom_ica" />
       <!-- To use multiple downloads: android:value="custom_ica,download2,download3" -->
   </application>
   

   Bạn cũng có thể kiểm tra rõ ràng khả năng hoạt động của quy trình và yêu cầu tải xuống thông qua ModuleInstallClient API của Dịch vụ Google Play.

   Nếu bạn không bật tính năng tải xuống quy trình tại thời điểm cài đặt hoặc yêu cầu tải xuống một cách rõ ràng, quy trình sẽ được tải xuống trong lần đầu tiên bạn chạy trình gắn nhãn. Yêu cầu bạn đưa ra không có kết quả nào trước khi quá trình tải xuống hoàn tất.

4. Thêm phần phụ thuộc linkFirebase nếu bạn muốn tải tệp xuống một cách linh động mô hình từ Firebase:

   Để tự động tải một mô hình xuống từ Firebase, hãy thêm linkFirebase phần phụ thuộc:

   dependencies {
     // ...
     // Image labeling feature with model downloaded from Firebase
     implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-custom:17.0.3'
     // Or use the dynamically downloaded pipeline in Google Play Services
     // implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-image-labeling-custom:16.0.0-beta5'
     implementation 'com.google.mlkit:linkfirebase:17.0.0'
   }
   

5. Nếu bạn muốn tải một mô hình xuống, hãy đảm bảo bạn thêm Firebase vào dự án Android của bạn, nếu bạn chưa làm như vậy. Bạn không bắt buộc phải thực hiện việc này khi gói mô hình.

1. Tải mô hình

Định cấu hình nguồn mô hình cục bộ

Cách đóng gói mô hình với ứng dụng:

1. Sao chép tệp mô hình (thường kết thúc bằng .tflite hoặc .lite) vào tệp mô hình của ứng dụng Thư mục assets/. (Trước tiên, bạn có thể cần tạo thư mục bằng cách nhấp chuột phải vào thư mục app/, rồi nhấp vào Mới > Thư mục > Thư mục thành phần.)

2. Sau đó, hãy thêm đoạn mã sau vào tệp build.gradle của ứng dụng để đảm bảo Gradle không nén tệp mô hình khi tạo ứng dụng:

   android {
       // ...
       aaptOptions {
           noCompress "tflite"
           // or noCompress "lite"
       }
   }
   

   Tệp mô hình sẽ có trong gói ứng dụng và được cung cấp cho Bộ công cụ học máy dưới dạng nội dung thô.

3. Tạo đối tượng LocalModel, chỉ định đường dẫn đến tệp mô hình:

   Kotlin

   val localModel = LocalModel.Builder()
           .setAssetFilePath("model.tflite")
           // or .setAbsoluteFilePath(absolute file path to model file)
           // or .setUri(URI to model file)
           .build()

   Java

   LocalModel localModel =
       new LocalModel.Builder()
           .setAssetFilePath("model.tflite")
           // or .setAbsoluteFilePath(absolute file path to model file)
           // or .setUri(URI to model file)
           .build();

Định cấu hình nguồn mô hình được lưu trữ trên Firebase

Để sử dụng mô hình được lưu trữ từ xa, hãy tạo đối tượng RemoteModel bằng cách FirebaseModelSource, chỉ định tên mà bạn đã chỉ định cho mô hình khi bạn đã xuất bản nội dung đó:

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
val remoteModel =
    CustomRemoteModel
        .Builder(FirebaseModelSource.Builder("your_model_name").build())
        .build()

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
CustomRemoteModel remoteModel =
    new CustomRemoteModel
        .Builder(new FirebaseModelSource.Builder("your_model_name").build())
        .build();

Sau đó, bắt đầu tác vụ tải mô hình xuống, chỉ định các điều kiện mà theo đó mà bạn muốn cho phép tải xuống. Nếu kiểu máy này không có trên thiết bị hoặc nếu là kiểu máy mới hơn phiên bản của mô hình sẵn có, tác vụ sẽ tải xuống không đồng bộ mô hình từ Firebase:

val downloadConditions = DownloadConditions.Builder()
    .requireWifi()
    .build()
RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, downloadConditions)
    .addOnSuccessListener {
        // Success.
    }

DownloadConditions downloadConditions = new DownloadConditions.Builder()
        .requireWifi()
        .build();
RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, downloadConditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener() {
            @Override
            public void onSuccess(@NonNull Task task) {
                // Success.
            }
        });

Nhiều ứng dụng bắt đầu tác vụ tải xuống trong mã khởi chạy, nhưng bạn có thể làm như vậy bất cứ lúc nào trước khi cần sử dụng mô hình.

Định cấu hình công cụ gắn nhãn hình ảnh

Sau khi bạn định cấu hình các nguồn mô hình, hãy tạo một đối tượng ImageLabeler từ một trong số đó.

Bạn có các tuỳ chọn sau đây:

Nếu bạn chỉ có mô hình được gói cục bộ, chỉ cần tạo một công cụ gắn nhãn từ Đối tượng LocalModel:

val customImageLabelerOptions = CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0.5f)
    .setMaxResultCount(5)
    .build()
val labeler = ImageLabeling.getClient(customImageLabelerOptions)

CustomImageLabelerOptions customImageLabelerOptions =
        new CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
            .setConfidenceThreshold(0.5f)
            .setMaxResultCount(5)
            .build();
ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(customImageLabelerOptions);

Nếu có mô hình được lưu trữ từ xa, bạn sẽ phải kiểm tra xem mô hình đó đã được tải xuống trước khi chạy nó. Bạn có thể kiểm tra trạng thái tải mô hình xuống bằng cách sử dụng phương thức isModelDownloaded() của trình quản lý mô hình.

Mặc dù bạn chỉ phải xác nhận điều này trước khi chạy nhãn, nếu bạn có cả mô hình được lưu trữ từ xa và mô hình được gói cục bộ, ý nghĩa để thực hiện kiểm tra này khi tạo thực thể cho công cụ gắn nhãn hình ảnh: tạo một nhãn từ mô hình từ xa nếu mô hình đã được tải xuống và từ mô hình khác.

RemoteModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
    .addOnSuccessListener { isDownloaded ->
    val optionsBuilder =
        if (isDownloaded) {
            CustomImageLabelerOptions.Builder(remoteModel)
        } else {
            CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
        }
    val options = optionsBuilder
                  .setConfidenceThreshold(0.5f)
                  .setMaxResultCount(5)
                  .build()
    val labeler = ImageLabeling.getClient(options)
}

RemoteModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener() {
            @Override
            public void onSuccess(Boolean isDownloaded) {
                CustomImageLabelerOptions.Builder optionsBuilder;
                if (isDownloaded) {
                    optionsBuilder = new CustomImageLabelerOptions.Builder(remoteModel);
                } else {
                    optionsBuilder = new CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel);
                }
                CustomImageLabelerOptions options = optionsBuilder
                    .setConfidenceThreshold(0.5f)
                    .setMaxResultCount(5)
                    .build();
                ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(options);
            }
        });

Nếu chỉ có một mô hình được lưu trữ từ xa, bạn nên tắt tính năng liên quan đến mô hình đó chức năng (ví dụ: chuyển sang màu xám hoặc ẩn một phần giao diện người dùng) cho đến khi bạn xác nhận mô hình đã được tải xuống. Bạn có thể thực hiện việc này bằng cách đính kèm một trình nghe đối với phương thức download() của trình quản lý mô hình:

RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
    .addOnSuccessListener {
        // Download complete. Depending on your app, you could enable the ML
        // feature, or switch from the local model to the remote model, etc.
    }

RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener() {
            @Override
            public void onSuccess(Void v) {
              // Download complete. Depending on your app, you could enable
              // the ML feature, or switch from the local model to the remote
              // model, etc.
            }
        });

2. Chuẩn bị hình ảnh đầu vào

Bạn có thể tạo một InputImage đối tượng từ các nguồn khác nhau, mỗi nguồn được giải thích ở bên dưới.

Sử dụng media.Image

Cách tạo InputImage từ đối tượng media.Image, chẳng hạn như khi bạn chụp ảnh từ một camera của thiết bị, hãy truyền đối tượng media.Image và xoay thành InputImage.fromMediaImage().

Nếu bạn sử dụng Thư viện CameraX, OnImageCapturedListener và Các lớp ImageAnalysis.Analyzer tính toán giá trị xoay cho bạn.

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
            // ...
        }
    }
}

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
          // ...
        }
    }
}

Nếu không sử dụng thư viện máy ảnh cung cấp cho bạn độ xoay của hình ảnh, bạn có thể tính toán góc này dựa trên độ xoay của thiết bị và hướng của máy ảnh cảm biến trong thiết bị:

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

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;
}

Sau đó, hãy truyền đối tượng media.Image và giá trị độ xoay thành InputImage.fromMediaImage():

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

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

Sử dụng URI tệp

Cách tạo InputImage từ một URI tệp, hãy chuyển ngữ cảnh ứng dụng và URI tệp đến InputImage.fromFilePath(). Điều này rất hữu ích khi bạn sử dụng ý định ACTION_GET_CONTENT để nhắc người dùng chọn một bức ảnh trong ứng dụng thư viện của họ.

val image: InputImage
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}
MLKitVisionImage.kt

InputImage image;
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

Sử dụng ByteBuffer hoặc ByteArray

Cách tạo InputImage đối tượng từ ByteBuffer hoặc ByteArray, trước tiên hãy tính hình ảnh độ xoay như mô tả trước đây cho đầu vào media.Image. Sau đó, hãy tạo đối tượng InputImage bằng vùng đệm hoặc mảng, cùng với đối tượng chiều cao, chiều rộng, định dạng mã hoá màu và độ xoay:

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

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

Sử dụng Bitmap

Cách tạo InputImage qua đối tượng Bitmap, hãy khai báo sau:

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

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

Hình ảnh được biểu thị bằng một đối tượng Bitmap cùng với độ xoay.

3. Chạy công cụ gắn nhãn hình ảnh

Để gắn nhãn các đối tượng trong hình ảnh, hãy truyền đối tượng image vào thuộc tính ImageLabeler process().

labeler.process(image)
        .addOnSuccessListener { labels ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener { e ->
            // Task failed with an exception
            // ...
        }
ImageLabelingActivity.kt

labeler.process(image)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<List<ImageLabel>>() {
            @Override
            public void onSuccess(List<ImageLabel> labels) {
                // Task completed successfully
                // ...
            }
        })
        .addOnFailureListener(new OnFailureListener() {
            @Override
            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                // Task failed with an exception
                // ...
            }
        });
ImageLabelingActivity.java

4. Nhận thông tin về các thực thể được gắn nhãn

for (label in labels) {
    val text = label.text
    val confidence = label.confidence
    val index = label.index
}
ImageLabelingActivity.kt

for (ImageLabel label : labels) {
    String text = label.getText();
    float confidence = label.getConfidence();
    int index = label.getIndex();
}
ImageLabelingActivity.java

Mẹo cải thiện hiệu suất theo thời gian thực

Nếu bạn muốn gắn nhãn cho hình ảnh trong một ứng dụng theo thời gian thực, hãy làm theo các bước sau để đạt được tốc độ khung hình tốt nhất:

• Nếu bạn sử dụng Camera hoặc API camera2, điều tiết lệnh gọi cho công cụ gắn nhãn hình ảnh. Nếu một video mới khung có sẵn trong khi trình gắn nhãn hình ảnh đang chạy, hãy thả khung đó. Xem Ví dụ về lớp VisionProcessorBase trong ứng dụng mẫu khởi động nhanh.
• Nếu bạn sử dụng API CameraX, đảm bảo rằng chiến lược backpressure được đặt ở giá trị mặc định ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST. Việc này giúp đảm bảo mỗi lần hệ thống chỉ gửi một hình ảnh để phân tích. Nếu các hình ảnh khác được tạo ra khi trình phân tích bận, chúng sẽ tự động bị loại bỏ và không được đưa vào hàng đợi của bạn. Sau khi hình ảnh đang được phân tích được đóng bằng cách gọi ImageProxy.close(), hình ảnh mới nhất tiếp theo sẽ được gửi.
• Nếu bạn sử dụng kết quả của công cụ gắn nhãn hình ảnh để phủ đồ hoạ lên hình ảnh đầu vào, trước tiên hãy lấy kết quả từ Bộ công cụ học máy, sau đó kết xuất hình ảnh và phủ lên trên trong một bước duy nhất. Kết xuất này hiển thị trên bề mặt màn hình một lần cho mỗi khung đầu vào. Xem CameraSourcePreview và Ví dụ về các lớp GraphicOverlay trong ứng dụng mẫu khởi động nhanh.
• Nếu bạn sử dụng API Camera2, hãy chụp ảnh trong Định dạng ImageFormat.YUV_420_888. Nếu bạn sử dụng API Camera cũ, hãy chụp ảnh trong Định dạng ImageFormat.NV21.