Обнаружение лиц с помощью ML Kit на Android, Обнаружение лиц с помощью ML Kit на Android

Вы можете использовать ML Kit для обнаружения лиц на изображениях и видео.

Прежде чем начать

  1. Если вы еще этого не сделали, добавьте Firebase в свой проект Android .
  2. Добавьте зависимости для библиотек Android ML Kit в файл Gradle вашего модуля (на уровне приложения) (обычно app/build.gradle ): 
    apply plugin: 'com.android.application'
apply plugin: 'com.google.gms.google-services'

dependencies {
  // ...

  implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision:24.0.3'
  // If you want to detect face contours (landmark detection and classification
  // don't require this additional model):
  implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision-face-model:20.0.1'
}
  3. Необязательно, но рекомендуется : настройте свое приложение для автоматической загрузки модели ML на устройство после установки приложения из Play Store.

    Для этого добавьте следующее объявление в файл AndroidManifest.xml вашего приложения:

    <application ...>
  ...
  <meta-data
      android:name="com.google.firebase.ml.vision.DEPENDENCIES"
      android:value="face" />
  <!-- To use multiple models: android:value="face,model2,model3" -->
</application>
    Если вы не включите загрузку модели во время установки, модель будет загружена при первом запуске детектора. Запросы, которые вы делаете до завершения загрузки, не дадут результатов.

Рекомендации по входному изображению

Чтобы ML Kit мог точно обнаруживать лица, входные изображения должны содержать лица, представленные достаточным количеством пиксельных данных. Как правило, каждое лицо, которое вы хотите обнаружить на изображении, должно иметь размер не менее 100x100 пикселей. Если вы хотите обнаружить контуры лиц, ML Kit требует ввода с более высоким разрешением: каждое лицо должно быть не менее 200x200 пикселей.

Если вы обнаруживаете лица в приложении реального времени, вам также может потребоваться учитывать общие размеры входных изображений. Изображения меньшего размера можно обрабатывать быстрее, поэтому, чтобы уменьшить задержку, снимайте изображения с более низким разрешением (с учетом вышеуказанных требований к точности) и следите за тем, чтобы лицо объекта занимало как можно большую часть изображения. Также см . Советы по повышению производительности в реальном времени .

Плохая фокусировка изображения может снизить точность. Если вы не получили приемлемых результатов, попробуйте попросить пользователя повторно сделать снимок.

Ориентация лица относительно камеры также может влиять на то, какие черты лица обнаруживает ML Kit. См. раздел «Концепции распознавания лиц» .

1. Настройте детектор лиц

Прежде чем применять распознавание лиц к изображению, если вы хотите изменить какие-либо настройки детектора лиц по умолчанию, укажите эти настройки с помощью объекта FirebaseVisionFaceDetectorOptions . Вы можете изменить следующие настройки:

Настройки
Режим производительности FAST (по умолчанию) | ACCURATE

Отдавайте предпочтение скорости и точности при обнаружении лиц.

Обнаружение ориентиров NO_LANDMARKS (по умолчанию) | ALL_LANDMARKS

Стоит ли пытаться определить «ориентиры» на лице: глаза, уши, нос, щеки, рот и так далее.

Обнаружение контуров NO_CONTOURS (по умолчанию) | ALL_CONTOURS

Определять ли контуры черт лица. Контуры определяются только для наиболее заметного лица на изображении.

Классифицировать лица NO_CLASSIFICATIONS (по умолчанию) | ALL_CLASSIFICATIONS

Следует ли классифицировать лица по таким категориям, как «улыбка» и «открытые глаза».

Минимальный размер лица float (по умолчанию: 0.1f )

Минимальный размер лиц для обнаружения относительно изображения.

Включить отслеживание лиц false (по умолчанию) | true

Следует ли назначать лицам идентификатор, который можно использовать для отслеживания лиц на изображениях.

Обратите внимание: когда включено распознавание контуров, распознается только одно лицо, поэтому отслеживание лиц не дает полезных результатов. По этой причине, а также для повышения скорости обнаружения не включайте одновременно распознавание контуров и отслеживание лица.

Например:

Java

// High-accuracy landmark detection and face classification
FirebaseVisionFaceDetectorOptions highAccuracyOpts =
        new FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
                .setPerformanceMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ACCURATE)
                .setLandmarkMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_LANDMARKS)
                .setClassificationMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CLASSIFICATIONS)
                .build();

// Real-time contour detection of multiple faces
FirebaseVisionFaceDetectorOptions realTimeOpts =
        new FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
                .setContourMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CONTOURS)
                .build();

Kotlin+KTX

// High-accuracy landmark detection and face classification
val highAccuracyOpts = FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
        .setPerformanceMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ACCURATE)
        .setLandmarkMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_LANDMARKS)
        .setClassificationMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CLASSIFICATIONS)
        .build()

// Real-time contour detection of multiple faces
val realTimeOpts = FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
        .setContourMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CONTOURS)
        .build()

2. Запустите детектор лиц

Чтобы обнаружить лица на изображении, создайте объект FirebaseVisionImage из Bitmap , media.Image , ByteBuffer , байтового массива или файла на устройстве. Затем передайте объект FirebaseVisionImage методу detectInImage FirebaseVisionFaceDetector .

Для распознавания лиц следует использовать изображение размером не менее 480х360 пикселей. Если вы распознаете лица в режиме реального времени, съемка кадров с этим минимальным разрешением может помочь уменьшить задержку.

  1. Создайте объект FirebaseVisionImage из вашего изображения.

    • Чтобы создать объект FirebaseVisionImage из объекта media.Image , например, при захвате изображения с камеры устройства, передайте объект media.Image и поворот изображения в FirebaseVisionImage.fromMediaImage() .

      Если вы используете библиотеку CameraX , классы OnImageCapturedListener и ImageAnalysis.Analyzer вычисляют значение поворота за вас, поэтому вам просто нужно преобразовать поворот в одну из констант ROTATION_ ML Kit перед вызовом FirebaseVisionImage.fromMediaImage() :

      Java 

      private class YourAnalyzer implements ImageAnalysis.Analyzer {

    private int degreesToFirebaseRotation(int degrees) {
        switch (degrees) {
            case 0:
                return FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_0;
            case 90:
                return FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_90;
            case 180:
                return FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_180;
            case 270:
                return FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_270;
            default:
                throw new IllegalArgumentException(
                        "Rotation must be 0, 90, 180, or 270.");
        }
    }

    @Override
    public void analyze(ImageProxy imageProxy, int degrees) {
        if (imageProxy == null || imageProxy.getImage() == null) {
            return;
        }
        Image mediaImage = imageProxy.getImage();
        int rotation = degreesToFirebaseRotation(degrees);
        FirebaseVisionImage image =
                FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation);
        // Pass image to an ML Kit Vision API
        // ...
    }
}

      Kotlin+KTX

      private class YourImageAnalyzer : ImageAnalysis.Analyzer {
    private fun degreesToFirebaseRotation(degrees: Int): Int = when(degrees) {
        0 -> FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_0
        90 -> FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_90
        180 -> FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_180
        270 -> FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_270
        else -> throw Exception("Rotation must be 0, 90, 180, or 270.")
    }

    override fun analyze(imageProxy: ImageProxy?, degrees: Int) {
        val mediaImage = imageProxy?.image
        val imageRotation = degreesToFirebaseRotation(degrees)
        if (mediaImage != null) {
            val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, imageRotation)
            // Pass image to an ML Kit Vision API
            // ...
        }
    }
}

      Если вы не используете библиотеку камер, которая дает вам поворот изображения, вы можете рассчитать его на основе поворота устройства и ориентации датчика камеры на устройстве:

      Java 

      private static final SparseIntArray ORIENTATIONS = new SparseIntArray();
static {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 90);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 0);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 270);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 180);
}

/**
 * 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, Context context)
        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);

    // On most devices, the sensor orientation is 90 degrees, but for some
    // devices it is 270 degrees. For devices with a sensor orientation of
    // 270, rotate the image an additional 180 ((270 + 270) % 360) degrees.
    CameraManager cameraManager = (CameraManager) context.getSystemService(CAMERA_SERVICE);
    int sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);
    rotationCompensation = (rotationCompensation + sensorOrientation + 270) % 360;

    // Return the corresponding FirebaseVisionImageMetadata rotation value.
    int result;
    switch (rotationCompensation) {
        case 0:
            result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_0;
            break;
        case 90:
            result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_90;
            break;
        case 180:
            result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_180;
            break;
        case 270:
            result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_270;
            break;
        default:
            result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_0;
            Log.e(TAG, "Bad rotation value: " + rotationCompensation);
    }
    return result;
}
      VisionImage.java

      Kotlin+KTX

      private val ORIENTATIONS = SparseIntArray()

init {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 90)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 0)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 270)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 180)
}
/**
 * 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, context: Context): 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)

    // On most devices, the sensor orientation is 90 degrees, but for some
    // devices it is 270 degrees. For devices with a sensor orientation of
    // 270, rotate the image an additional 180 ((270 + 270) % 360) degrees.
    val cameraManager = context.getSystemService(CAMERA_SERVICE) as CameraManager
    val sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION)!!
    rotationCompensation = (rotationCompensation + sensorOrientation + 270) % 360

    // Return the corresponding FirebaseVisionImageMetadata rotation value.
    val result: Int
    when (rotationCompensation) {
        0 -> result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_0
        90 -> result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_90
        180 -> result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_180
        270 -> result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_270
        else -> {
            result = FirebaseVisionImageMetadata.ROTATION_0
            Log.e(TAG, "Bad rotation value: $rotationCompensation")
        }
    }
    return result
}
      VisionImage.kt

      Затем передайте объект media.Image и значение поворота в FirebaseVisionImage.fromMediaImage() :

      Java 

      FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation);
      VisionImage.java

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
      VisionImage.kt
    • Чтобы создать объект FirebaseVisionImage из URI файла, передайте контекст приложения и URI файла в FirebaseVisionImage.fromFilePath() . Это полезно, когда вы используете намерение ACTION_GET_CONTENT , чтобы предложить пользователю выбрать изображение из приложения галереи.

      Java 

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

      Kotlin+KTX

      val image: FirebaseVisionImage
try {
    image = FirebaseVisionImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}
      VisionImage.kt
    • Чтобы создать объект FirebaseVisionImage из ByteBuffer или массива байтов, сначала рассчитайте поворот изображения, как описано выше для ввода media.Image .

      Затем создайте объект FirebaseVisionImageMetadata , который содержит высоту, ширину изображения, формат цветовой кодировки и поворот:

      Java 

      FirebaseVisionImageMetadata metadata = new FirebaseVisionImageMetadata.Builder()
        .setWidth(480)   // 480x360 is typically sufficient for
        .setHeight(360)  // image recognition
        .setFormat(FirebaseVisionImageMetadata.IMAGE_FORMAT_NV21)
        .setRotation(rotation)
        .build();
      VisionImage.java

      Kotlin+KTX

      val metadata = FirebaseVisionImageMetadata.Builder()
        .setWidth(480) // 480x360 is typically sufficient for
        .setHeight(360) // image recognition
        .setFormat(FirebaseVisionImageMetadata.IMAGE_FORMAT_NV21)
        .setRotation(rotation)
        .build()
      VisionImage.kt

      Используйте буфер или массив и объект метаданных для создания объекта FirebaseVisionImage :

      Java 

      FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromByteBuffer(buffer, metadata);
// Or: FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromByteArray(byteArray, metadata);
      VisionImage.java

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromByteBuffer(buffer, metadata)
// Or: val image = FirebaseVisionImage.fromByteArray(byteArray, metadata)
      VisionImage.kt
    • Чтобы создать объект FirebaseVisionImage из объекта Bitmap :

      Java 

      FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap);
      VisionImage.java

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
      VisionImage.kt
      Изображение, представленное объектом Bitmap , должно быть вертикальным, без необходимости дополнительного поворота.

  2. Получите экземпляр FirebaseVisionFaceDetector :

    Java

    FirebaseVisionFaceDetector detector = FirebaseVision.getInstance()
        .getVisionFaceDetector(options);

    Kotlin+KTX

    val detector = FirebaseVision.getInstance()
        .getVisionFaceDetector(options)

  3. Наконец, передайте изображение методу detectInImage :

    Java

    Task<List<FirebaseVisionFace>> result =
        detector.detectInImage(image)
                .addOnSuccessListener(
                        new OnSuccessListener<List<FirebaseVisionFace>>() {
                            @Override
                            public void onSuccess(List<FirebaseVisionFace> faces) {
                                // Task completed successfully
                                // ...
                            }
                        })
                .addOnFailureListener(
                        new OnFailureListener() {
                            @Override
                            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                                // Task failed with an exception
                                // ...
                            }
                        });

    Kotlin+KTX

    val result = detector.detectInImage(image)
        .addOnSuccessListener { faces ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener { e ->
            // Task failed with an exception
            // ...
        }

3. Получить информацию об обнаруженных лицах

Если операция распознавания лиц завершится успешно, список объектов FirebaseVisionFace будет передан прослушивателю успеха. Каждый объект FirebaseVisionFace представляет лицо, обнаруженное на изображении. Для каждого лица вы можете получить его ограничивающие координаты во входном изображении, а также любую другую информацию, на поиск которой вы настроили детектор лиц. Например:

Java

for (FirebaseVisionFace face : faces) {
    Rect bounds = face.getBoundingBox();
    float rotY = face.getHeadEulerAngleY();  // Head is rotated to the right rotY degrees
    float rotZ = face.getHeadEulerAngleZ();  // Head is tilted sideways rotZ degrees

    // If landmark detection was enabled (mouth, ears, eyes, cheeks, and
    // nose available):
    FirebaseVisionFaceLandmark leftEar = face.getLandmark(FirebaseVisionFaceLandmark.LEFT_EAR);
    if (leftEar != null) {
        FirebaseVisionPoint leftEarPos = leftEar.getPosition();
    }

    // If contour detection was enabled:
    List<FirebaseVisionPoint> leftEyeContour =
            face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.LEFT_EYE).getPoints();
    List<FirebaseVisionPoint> upperLipBottomContour =
            face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.UPPER_LIP_BOTTOM).getPoints();

    // If classification was enabled:
    if (face.getSmilingProbability() != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        float smileProb = face.getSmilingProbability();
    }
    if (face.getRightEyeOpenProbability() != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        float rightEyeOpenProb = face.getRightEyeOpenProbability();
    }

    // If face tracking was enabled:
    if (face.getTrackingId() != FirebaseVisionFace.INVALID_ID) {
        int id = face.getTrackingId();
    }
}

Kotlin+KTX

for (face in faces) {
    val bounds = face.boundingBox
    val rotY = face.headEulerAngleY // Head is rotated to the right rotY degrees
    val rotZ = face.headEulerAngleZ // Head is tilted sideways rotZ degrees

    // If landmark detection was enabled (mouth, ears, eyes, cheeks, and
    // nose available):
    val leftEar = face.getLandmark(FirebaseVisionFaceLandmark.LEFT_EAR)
    leftEar?.let {
        val leftEarPos = leftEar.position
    }

    // If contour detection was enabled:
    val leftEyeContour = face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.LEFT_EYE).points
    val upperLipBottomContour = face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.UPPER_LIP_BOTTOM).points

    // If classification was enabled:
    if (face.smilingProbability != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        val smileProb = face.smilingProbability
    }
    if (face.rightEyeOpenProbability != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        val rightEyeOpenProb = face.rightEyeOpenProbability
    }

    // If face tracking was enabled:
    if (face.trackingId != FirebaseVisionFace.INVALID_ID) {
        val id = face.trackingId
    }
}

Пример контуров лица

Если у вас включено распознавание контуров лица, вы получаете список точек для каждой обнаруженной черты лица. Эти точки представляют форму объекта. Подробную информацию о представлении контуров см. в разделе «Обзор концепций распознавания лиц» .

На следующем изображении показано, как эти точки отображаются на лице (щелкните изображение, чтобы увеличить его):

Обнаружение лиц в реальном времени

Если вы хотите использовать распознавание лиц в приложении реального времени, следуйте этим рекомендациям для достижения наилучшей частоты кадров:

  • Настройте детектор лиц для использования либо распознавания контура лица, либо классификации и обнаружения ориентиров, но не того и другого:

    Обнаружение контура
    Обнаружение ориентиров
    Классификация
    Обнаружение и классификация ориентиров
    Обнаружение контуров и обнаружение ориентиров
    Обнаружение и классификация контуров
    Обнаружение контуров, обнаружение ориентиров и классификация

  • Включите режим FAST (включен по умолчанию).

  • Рассмотрите возможность захвата изображений с более низким разрешением. Однако также имейте в виду требования к размеру изображения этого API.

  • Дроссель вызывает детектор. Если новый видеокадр становится доступным во время работы детектора, удалите этот кадр.
  • 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 входного кадра.

  • Если вы используете API Camera2, захватывайте изображения в формате ImageFormat.YUV_420_888 .

    Если вы используете более старый API камеры, захватывайте изображения в формате ImageFormat.NV21 .