Themensegmentierung mit ML Kit for Android

Mit dem ML Kit können Sie Ihrer App ganz einfach Funktionen zur Objekterkennung hinzufügen.

Feature Details
SDK-Name play-services-mlkit-subject-segmentation
Implementierung Nicht gebündelt: Das Modell wird dynamisch über die Google Play-Dienste heruntergeladen.
Auswirkungen auf die App-Größe Die Größe nimmt um etwa 200 KB zu.
Initialisierungszeit Nutzer müssen möglicherweise warten, bis das Modell heruntergeladen wurde, bevor sie es zum ersten Mal verwenden können.

Jetzt ausprobieren

  • Probieren Sie die Beispiel-App aus, um ein Anwendungsbeispiel für diese API zu sehen.

Hinweis

  1. In die Datei build.gradle auf Projektebene muss das Maven-Repository von Google in die Abschnitte buildscript und allprojects aufgenommen werden.
  2. Fügen Sie die Abhängigkeit für die ML Kit-Bibliothek zur Objekterkennung der Gradle-Datei auf App-Ebene Ihres Moduls hinzu, die normalerweise app/build.gradle lautet:
dependencies {
   implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-subject-segmentation:16.0.0-beta1'
}

Wie bereits erwähnt, wird das Modell von den Google Play-Diensten bereitgestellt. Sie können Ihre App so konfigurieren, dass das Modell automatisch auf das Gerät heruntergeladen wird, nachdem Ihre App aus dem Play Store installiert wurde. Fügen Sie dazu die folgende Deklaration zur Datei AndroidManifest.xml Ihrer App hinzu:

<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>

Sie können die Verfügbarkeit des Modells auch explizit prüfen und den Download über die Google Play-Dienste mit der ModuleInstallClient API anfordern.

Wenn Sie das Herunterladen des Modells zur Installationszeit nicht aktivieren oder keinen expliziten Download anfordern, wird das Modell beim ersten Ausführen des Segmentierers heruntergeladen. Anfragen, die Sie vor Abschluss des Downloads stellen, liefern keine Ergebnisse.

1. Eingabebild vorbereiten

Um eine Segmentierung für ein Bild durchzuführen, erstellen Sie ein InputImage-Objekt aus einem Bitmap, media.Image, ByteBuffer, Byte-Array oder einer Datei auf dem Gerät.

Sie können ein InputImage Objekt aus verschiedenen Quellen erstellen. Jede wird unten erläutert.

media.Image verwenden

Wenn Sie ein InputImage -Objekt aus einem media.Image -Objekt erstellen möchten, z. B. wenn Sie ein Bild mit der Kamera eines Geräts aufnehmen, übergeben Sie das media.Image -Objekt und die Drehung des Bildes an InputImage.fromMediaImage().

Wenn Sie die CameraX-Bibliothek verwenden, berechnen die Klassen OnImageCapturedListener und ImageAnalysis.Analyzer den Drehungswert für Sie.

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
          // ...
        }
    }
}

Wenn Sie keine Kamerabibliothek verwenden, die Ihnen den Drehungswinkel des Bildes liefert, können Sie ihn aus dem Drehungswinkel des Geräts und der Ausrichtung des Kamerasensors im Gerät berechnen:

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;
}

Übergeben Sie dann das media.Image-Objekt und den Drehungswinkel an InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

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

Java

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

Datei-URI verwenden

Wenn Sie ein InputImage Objekt aus einer Datei-URI erstellen möchten, übergeben Sie den App-Kontext und die Datei-URI an InputImage.fromFilePath(). Das ist nützlich, wenn Sie mit einem ACTION_GET_CONTENT Intent den Nutzer auffordern, ein Bild aus seiner Galerie-App auszuwählen.

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();
}

ByteBuffer oder ByteArray verwenden

Wenn Sie ein InputImage Objekt aus einem ByteBuffer oder einem ByteArray erstellen möchten, berechnen Sie zuerst den Drehungswinkel des Bildes wie zuvor für die media.Image Eingabe beschrieben. Erstellen Sie dann das InputImage Objekt mit dem Puffer oder Array sowie der Höhe, Breite, Farbcodierung und dem Drehungswinkel des Bildes:

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

Bitmap verwenden

Wenn Sie ein InputImage -Objekt aus einem Bitmap-Objekt erstellen möchten, verwenden Sie die folgende Deklaration:

Kotlin

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

Java

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

Das Bild wird durch ein Bitmap-Objekt zusammen mit Drehungswinkeln dargestellt.

2. Instanz von SubjectSegmenter erstellen

Segmentiereroptionen definieren

Um Ihr Bild zu segmentieren, erstellen Sie zuerst eine Instanz von SubjectSegmenterOptions wie folgt:

Kotlin

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

Java

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

Hier finden Sie Details zu den einzelnen Optionen:

Maske für die Vordergrundkonfidenz

Mit der Maske für die Vordergrundkonfidenz können Sie das Vordergrundobjekt vom Hintergrund unterscheiden.

Wenn Sie in den Optionen enableForegroundConfidenceMask() aufrufen, können Sie die Vordergrundmaske später abrufen, indem Sie getForegroundMask() für das SubjectSegmentationResult-Objekt aufrufen, das nach der Verarbeitung des Bildes zurückgegeben wird.

Kotlin

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

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundConfidenceMask()
        .build();
Vordergrund-Bitmap

Sie können auch eine Bitmap des Vordergrundobjekts abrufen.

Wenn Sie in den Optionen enableForegroundBitmap() aufrufen, können Sie die Vordergrund-Bitmap später abrufen, indem Sie getForegroundBitmap() für das SubjectSegmentationResult-Objekt aufrufen, das nach der Verarbeitung des Bildes zurückgegeben wird.

Kotlin

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

Java

SubjectSegmenterOptions options = new SubjectSegmenterOptions.Builder()
        .enableForegroundBitmap()
        .build();
Maske für die Konfidenz bei mehreren Objekten

Wie bei den Vordergrundoptionen können Sie mit SubjectResultOptions die Maske für die Konfidenz für jedes Vordergrundobjekt wie folgt aktivieren:

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()
Bitmap für mehrere Objekte

Entsprechend können Sie die Bitmap für jedes Objekt aktivieren:

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()

Objektsegmentierer erstellen

Nachdem Sie die SubjectSegmenterOptions Optionen angegeben haben, erstellen Sie eine SubjectSegmenter Instanz, indem Sie getClient() aufrufen und die Optionen als ein Parameter übergeben:

Kotlin

val segmenter = SubjectSegmentation.getClient(options)

Java

SubjectSegmenter segmenter = SubjectSegmentation.getClient(options);

3. Bild verarbeiten

Übergeben Sie das vorbereitete InputImage Objekt an die Methode process von 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. Ergebnis der Objekterkennung abrufen

Vordergrundmasken und -bitmaps abrufen

Nach der Verarbeitung können Sie die Vordergrundmaske für Ihr Bild abrufen, indem Sie getForegroundConfidenceMask() wie folgt aufrufen:

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
);

Sie können auch eine Bitmap des Vordergrunds des Bildes abrufen, indem Sie getForegroundBitmap() aufrufen:

Kotlin

val foregroundBitmap = result.foregroundBitmap

Java

Bitmap foregroundBitmap = result.getForegroundBitmap();

Masken und Bitmaps für jedes Objekt abrufen

Entsprechend können Sie die Maske für die segmentierten Objekte abrufen, indem Sie getConfidenceMask() für jedes Objekt wie folgt aufrufen:

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
);

Sie können auch wie folgt auf die Bitmap jedes segmentierten Objekts zugreifen:

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());
}

Tipps zur Leistungsverbesserung

Bei jeder App-Sitzung ist die erste Inferenz aufgrund der Modellinitialisierung oft langsamer als nachfolgende Inferenzen. Wenn eine geringe Latenzzeit wichtig ist, sollten Sie vorab eine „Dummy“-Inferenz aufrufen.

Die Qualität Ihrer Ergebnisse hängt von der Qualität des Eingabebildes ab:

  • Damit das ML Kit ein genaues Segmentierungsergebnis erhält, sollte das Bild mindestens 512 × 512 Pixel groß sein.
  • Eine schlechte Bildschärfe kann sich auch auf die Genauigkeit auswirken. Wenn Sie keine akzeptablen Ergebnisse erhalten, bitten Sie den Nutzer, das Bild noch einmal aufzunehmen.