Обнаруживайте, отслеживайте и классифицируйте объекты с помощью собственной модели классификации на iOS.

Когда вы передаете изображение в ML Kit, он обнаруживает до пяти объектов на изображении, а также положение каждого объекта на изображении. При обнаружении объектов в видеопотоках каждый объект имеет уникальный идентификатор, по которому можно отслеживать объект от кадра к кадру.

Вы можете использовать пользовательскую модель классификации изображений для классификации обнаруженных объектов. Обратитесь к разделу Пользовательские модели с комплектом ML для получения инструкций по требованиям совместимости моделей, где найти предварительно обученные модели и как обучать собственные модели.

Существует два способа интеграции пользовательской модели. Вы можете связать модель, поместив ее в папку ресурсов вашего приложения, или динамически загрузить ее из Firebase. В следующей таблице сравниваются два варианта.

Попробуйте это

• См. приложение быстрого запуска Vision для примера использования связанной модели и приложение быстрого запуска automl для примера использования размещенной модели.
• См. демонстрационное приложение Material Design, где представлена ​​комплексная реализация этого API.

Прежде чем начать

1. Включите библиотеки ML Kit в свой подфайл:

   Для объединения модели с вашим приложением:

   pod 'GoogleMLKit/ObjectDetectionCustom', '15.5.0'
   

   Для динамической загрузки модели из Firebase добавьте зависимость LinkFirebase :

   pod 'GoogleMLKit/ObjectDetectionCustom', '15.5.0'
   pod 'GoogleMLKit/LinkFirebase', '15.5.0'
   

2. После установки или обновления модулей вашего проекта откройте проект Xcode, используя его .xcworkspace . ML Kit поддерживается в Xcode версии 13.2.1 или выше.

3. Если вы хотите загрузить модель , обязательно добавьте Firebase в свой проект iOS , если вы еще этого не сделали. Это не требуется при объединении модели.

1. Загрузите модель

Настройте источник локальной модели

Чтобы связать модель с вашим приложением:

1. Скопируйте файл модели (обычно заканчивающийся на .tflite или .lite ) в свой проект Xcode, при этом не забывая выбирать Copy bundle resources . Файл модели будет включен в пакет приложения и доступен в ML Kit.

2. Создайте объект LocalModel , указав путь к файлу модели:

   Быстрый

   let localModel = LocalModel(path: localModelFilePath)

   Цель-C

   MLKLocalModel *localModel =
       [[MLKLocalModel alloc] initWithPath:localModelFilePath];

Настройте источник модели, размещенный в Firebase

Чтобы использовать удаленно размещенную модель, создайте объект CustomRemoteModel , указав имя, которое вы присвоили модели при ее публикации:

let firebaseModelSource = FirebaseModelSource(
    name: "your_remote_model") // The name you assigned in
                               // the Firebase console.
let remoteModel = CustomRemoteModel(remoteModelSource: firebaseModelSource)

MLKFirebaseModelSource *firebaseModelSource =
    [[MLKFirebaseModelSource alloc]
        initWithName:@"your_remote_model"]; // The name you assigned in
                                            // the Firebase console.
MLKCustomRemoteModel *remoteModel =
    [[MLKCustomRemoteModel alloc]
        initWithRemoteModelSource:firebaseModelSource];

Затем запустите задачу загрузки модели, указав условия, при которых вы хотите разрешить загрузку. Если модели нет на устройстве или доступна более новая версия модели, задача асинхронно загрузит модель из Firebase:

let downloadConditions = ModelDownloadConditions(
  allowsCellularAccess: true,
  allowsBackgroundDownloading: true
)

let downloadProgress = ModelManager.modelManager().download(
  remoteModel,
  conditions: downloadConditions
)

MLKModelDownloadConditions *downloadConditions =
    [[MLKModelDownloadConditions alloc] initWithAllowsCellularAccess:YES
                                         allowsBackgroundDownloading:YES];

NSProgress *downloadProgress =
    [[MLKModelManager modelManager] downloadModel:remoteModel
                                       conditions:downloadConditions];

Многие приложения запускают задачу загрузки в своем коде инициализации, но вы можете сделать это в любой момент, прежде чем вам понадобится использовать модель.

2. Настройте детектор объектов

После настройки источников модели настройте детектор объектов для вашего варианта использования с помощью объекта CustomObjectDetectorOptions . Вы можете изменить следующие настройки:

Если у вас есть только локально связанная модель, просто создайте детектор объектов из вашего объекта LocalModel :

let options = CustomObjectDetectorOptions(localModel: localModel)
options.detectorMode = .singleImage
options.shouldEnableClassification = true
options.shouldEnableMultipleObjects = true
options.classificationConfidenceThreshold = NSNumber(value: 0.5)
options.maxPerObjectLabelCount = 3

MLKCustomObjectDetectorOptions *options =
    [[MLKCustomObjectDetectorOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
options.detectorMode = MLKObjectDetectorModeSingleImage;
options.shouldEnableClassification = YES;
options.shouldEnableMultipleObjects = YES;
options.classificationConfidenceThreshold = @(0.5);
options.maxPerObjectLabelCount = 3;

Если у вас есть удаленно размещенная модель, вам придется убедиться, что она загружена, прежде чем запускать ее. Вы можете проверить состояние задачи загрузки модели с помощью метода isModelDownloaded(remoteModel:) менеджера моделей.

Хотя вам нужно подтвердить это только перед запуском детектора объектов, если у вас есть как удаленно размещенная модель, так и локально связанная модель, возможно, имеет смысл выполнить эту проверку при создании экземпляра ObjectDetector : создайте детектор из удаленной модели, если оно скачано, а иначе из локальной модели.

var options: CustomObjectDetectorOptions!
if (ModelManager.modelManager().isModelDownloaded(remoteModel)) {
  options = CustomObjectDetectorOptions(remoteModel: remoteModel)
} else {
  options = CustomObjectDetectorOptions(localModel: localModel)
}
options.detectorMode = .singleImage
options.shouldEnableClassification = true
options.shouldEnableMultipleObjects = true
options.classificationConfidenceThreshold = NSNumber(value: 0.5)
options.maxPerObjectLabelCount = 3

MLKCustomObjectDetectorOptions *options;
if ([[MLKModelManager modelManager] isModelDownloaded:remoteModel]) {
  options = [[MLKCustomObjectDetectorOptions alloc] initWithRemoteModel:remoteModel];
} else {
  options = [[MLKCustomObjectDetectorOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
}
options.detectorMode = MLKObjectDetectorModeSingleImage;
options.shouldEnableClassification = YES;
options.shouldEnableMultipleObjects = YES;
options.classificationConfidenceThreshold = @(0.5);
options.maxPerObjectLabelCount = 3;

Если у вас есть только удаленно размещенная модель, вам следует отключить функции, связанные с моделью (например, сделать их серыми или скрыть часть пользовательского интерфейса), пока вы не подтвердите, что модель загружена.

Вы можете получить статус загрузки модели, присоединив наблюдателей к Центру уведомлений по умолчанию. Обязательно используйте слабую ссылку на self в блоке наблюдателя, поскольку загрузка может занять некоторое время, а исходный объект может быть освобожден к моменту завершения загрузки. Например:

NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: .mlkitModelDownloadDidSucceed,
    object: nil,
    queue: nil
) { [weak self] notification in
    guard let strongSelf = self,
        let userInfo = notification.userInfo,
        let model = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.remoteModel.rawValue]
            as? RemoteModel,
        model.name == "your_remote_model"
        else { return }
    // The model was downloaded and is available on the device
}

NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: .mlkitModelDownloadDidFail,
    object: nil,
    queue: nil
) { [weak self] notification in
    guard let strongSelf = self,
        let userInfo = notification.userInfo,
        let model = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.remoteModel.rawValue]
            as? RemoteModel
        else { return }
    let error = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.error.rawValue]
    // ...
}

__weak typeof(self) weakSelf = self;

[NSNotificationCenter.defaultCenter
    addObserverForName:MLKModelDownloadDidSucceedNotification
                object:nil
                 queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *_Nonnull note) {
              if (weakSelf == nil | note.userInfo == nil) {
                return;
              }
              __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;

              MLKRemoteModel *model = note.userInfo[MLKModelDownloadUserInfoKeyRemoteModel];
              if ([model.name isEqualToString:@"your_remote_model"]) {
                // The model was downloaded and is available on the device
              }
            }];

[NSNotificationCenter.defaultCenter
    addObserverForName:MLKModelDownloadDidFailNotification
                object:nil
                 queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *_Nonnull note) {
              if (weakSelf == nil | note.userInfo == nil) {
                return;
              }
              __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;

              NSError *error = note.userInfo[MLKModelDownloadUserInfoKeyError];
            }];

API обнаружения и отслеживания объектов оптимизирован для этих двух основных случаев использования:

• Обнаружение и отслеживание самого заметного объекта в видоискателе камеры в реальном времени.
• Обнаружение нескольких объектов на статическом изображении.

Чтобы настроить API для этих случаев использования:

// Live detection and tracking
let options = CustomObjectDetectorOptions(localModel: localModel)
options.shouldEnableClassification = true
options.maxPerObjectLabelCount = 3

// Multiple object detection in static images
let options = CustomObjectDetectorOptions(localModel: localModel)
options.detectorMode = .singleImage
options.shouldEnableMultipleObjects = true
options.shouldEnableClassification = true
options.maxPerObjectLabelCount = 3

// Live detection and tracking
MLKCustomObjectDetectorOptions *options =
    [[MLKCustomObjectDetectorOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
options.shouldEnableClassification = YES;
options.maxPerObjectLabelCount = 3;

// Multiple object detection in static images
MLKCustomObjectDetectorOptions *options =
    [[MLKCustomObjectDetectorOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
options.detectorMode = MLKObjectDetectorModeSingleImage;
options.shouldEnableMultipleObjects = YES;
options.shouldEnableClassification = YES;
options.maxPerObjectLabelCount = 3;

3. Подготовьте входное изображение

Создайте объект VisionImage используя UIImage или CMSampleBuffer .

Если вы используете UIImage , выполните следующие действия:

• Создайте объект VisionImage с помощью UIImage . Обязательно укажите правильную .orientation .

  Быстрый

  let image = VisionImage(image: UIImage)
  visionImage.orientation = image.imageOrientation

  Цель-C

  MLKVisionImage *visionImage = [[MLKVisionImage alloc] initWithImage:image];
  visionImage.orientation = image.imageOrientation;

Если вы используете CMSampleBuffer , выполните следующие действия:

• Укажите ориентацию данных изображения, содержащихся в CMSampleBuffer .

  Чтобы получить ориентацию изображения:

  Быстрый

  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
    }
  }
        

  Цель-C

  - (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;
    }
  }
        

• Создайте объект VisionImage используя объект CMSampleBuffer и ориентацию:

  Быстрый

  let image = VisionImage(buffer: sampleBuffer)
  image.orientation = imageOrientation(
    deviceOrientation: UIDevice.current.orientation,
    cameraPosition: cameraPosition)

  Цель-C

   MLKVisionImage *image = [[MLKVisionImage alloc] initWithBuffer:sampleBuffer];
   image.orientation =
     [self imageOrientationFromDeviceOrientation:UIDevice.currentDevice.orientation
                                  cameraPosition:cameraPosition];

4. Создайте и запустите детектор объектов.

1. Создайте новый детектор объектов:

   Быстрый

   let objectDetector = ObjectDetector.objectDetector(options: options)

   Цель-C

   MLKObjectDetector *objectDetector = [MLKObjectDetector objectDetectorWithOptions:options];

2. Затем используйте детектор:

   Асинхронно:

   Быстрый

   objectDetector.process(image) { objects, error in
       guard error == nil, let objects = objects, !objects.isEmpty else {
           // Handle the error.
           return
       }
       // Show results.
   }

   Цель-C

   [objectDetector
       processImage:image
         completion:^(NSArray *_Nullable objects,
                      NSError *_Nullable error) {
           if (objects.count == 0) {
               // Handle the error.
               return;
           }
           // Show results.
        }];

   Синхронно:

   Быстрый

   var objects: [Object]
   do {
       objects = try objectDetector.results(in: image)
   } catch let error {
       // Handle the error.
       return
   }
   // Show results.

   Цель-C

   NSError *error;
   NSArray *objects =
       [objectDetector resultsInImage:image error:&error];
   // Show results or handle the error.

5. Получить информацию о помеченных объектах

Если вызов процессора изображений успешен, он либо передает список Object s обработчику завершения, либо возвращает список, в зависимости от того, вызвали ли вы асинхронный или синхронный метод.

Каждый Object содержит следующие свойства:

// objects contains one item if multiple object detection wasn't enabled.
for object in objects {
  let frame = object.frame
  let trackingID = object.trackingID
  let description = object.labels.enumerated().map { (index, label) in
    "Label \(index): \(label.text), \(label.confidence), \(label.index)"
  }.joined(separator: "\n")
}

// The list of detected objects contains one item if multiple object detection
// wasn't enabled.
for (MLKObject *object in objects) {
  CGRect frame = object.frame;
  NSNumber *trackingID = object.trackingID;
  for (MLKObjectLabel *label in object.labels) {
    NSString *labelString =
        [NSString stringWithFormat:@"%@, %f, %lu",
                                   label.text,
                                   label.confidence,
                                   (unsigned long)label.index];
  }
}

Обеспечение отличного пользовательского опыта

Для обеспечения наилучшего пользовательского опыта следуйте этим рекомендациям в своем приложении:

• Успешное обнаружение объекта зависит от визуальной сложности объекта. Чтобы быть обнаруженными, объектам с небольшим количеством визуальных особенностей может потребоваться занимать большую часть изображения. Вы должны предоставить пользователям рекомендации по захвату входных данных, которые хорошо работают с объектами того типа, которые вы хотите обнаружить.
• Если при использовании классификации вы хотите обнаружить объекты, которые не попадают в поддерживаемые категории, реализуйте специальную обработку неизвестных объектов.

Также ознакомьтесь с [демонстрационным приложением ML Kit Material Design][showcase-link]{: .external } и коллекцией шаблонов Material Design для функций машинного обучения .

Улучшение производительности

• Когда вы используете режим потоковой передачи в приложении реального времени, не используйте обнаружение нескольких объектов, поскольку большинство устройств не смогут обеспечить адекватную частоту кадров.

• Для обработки видеокадров используйте синхронный API results(in:) детектора. Вызовите этот метод из функции captureOutput(_, didOutput:from:) AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate , чтобы синхронно получить результаты из данного видеокадра. Оставьте для AVCaptureVideoDataOutput значение alwaysDiscardsLateVideoFrames как true , чтобы ограничить вызовы детектора. Если во время работы детектора появится новый видеокадр, он будет удален.
• Если вы используете выходные данные детектора для наложения графики на входное изображение, сначала получите результат из ML Kit, затем визуализируйте изображение и наложите его за один шаг. При этом вы выполняете рендеринг на поверхность дисплея только один раз для каждого обработанного входного кадра. Пример см. в updatePreviewOverlayViewWithLastFrame в образце быстрого запуска ML Kit.