זיהוי פנים באמצעות ML Kit ב-Android

אפשר להשתמש ב-ML Kit כדי לזהות פנים בתמונות ובסרטונים.

לפני שמתחילים

1. אם עדיין לא עשיתם זאת, מוסיפים את Firebase לפרויקט Android.
2. מוסיפים את יחסי התלות של ספריות ML Kit ל-Android לקובץ Gradle של המודול (ברמת האפליקציה) (בדרך כלל 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. אופציונלי אבל מומלץ: מגדירים את האפליקציה כך שתוריד את מודל ה-ML למכשיר באופן אוטומטי אחרי שתתקינו את האפליקציה מחנות Play.

   כדי לעשות את זה, צריך להוסיף את ההצהרה הבאה להצהרה של האפליקציה קובץ AndroidManifest.xml:

   <application ...>
     ...
     <meta-data
         android:name="com.google.firebase.ml.vision.DEPENDENCIES"
         android:value="face" />
     <!-- To use multiple models: android:value="face,model2,model3" -->
   </application>

   אם לא תפעילו הורדות של מודלים בזמן ההתקנה, המודל הורדתם בפעם הראשונה שתפעילו את הגלאי. בקשות שאתם שולחים לפני שההורדה הושלמה לא יניבו תוצאות.

הנחיות להוספת תמונה

כדי ש-ML Kit יזהה פנים בצורה מדויקת, תמונות הקלט חייבות להכיל פנים שמיוצגים על ידי מספיק נתוני פיקסלים. באופן כללי, כל פנים שרוצים לזיהוי תמונה, צריכים להיות לפחות 100x100 פיקסלים. אם רוצים לזהות את קווי המתאר של הפנים, ל-ML Kit נדרש קלט ברזולוציה גבוהה יותר: כל פנים צריכה להיות לפחות 200x200 פיקסלים.

אם אתם מזהים פנים באפליקציה בזמן אמת, כדאי גם להביא בחשבון את המימדים הכוללים של תמונות הקלט. ניתן להשתמש בתמונות קטנות יותר מעובדות מהר יותר, כדי לצמצם את זמן האחזור, לצלם תמונות ברזולוציה נמוכה יותר (תוך התחשבות בדרישות הדיוק שצוינו למעלה), ולוודא הפנים של מושא הצילום תופסות כמה שיותר מהתמונה. ראו גם טיפים לשיפור הביצועים בזמן אמת.

מיקוד תמונה לא טוב עלול לפגוע בדיוק. אם לא מתקבלות תוצאות מקובלות, נסו לבקש מהמשתמש לצלם מחדש את התמונה.

הכיוון של הפנים ביחס למצלמה יכול להשפיע גם על ש-ML Kit מזהה. צפייה זיהוי פנים מושגים.

1. הגדרת גלאי הפנים

לדוגמה:

// 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();

// 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. הפעלת הכלי לזיהוי פנים

כדי לבצע זיהוי פנים, עליך להשתמש בתמונה עם מידות של לפחות 480x360 פיקסלים. אם אתם מזהים פנים בזמן אמת, אתם יכולים לצלם פריימים ברזולוציה המינימלית הזו, יעזרו לכם לצמצם את זמן האחזור.

1. יוצרים אובייקט FirebaseVisionImage מהתמונה.

   • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מתוך media.Image אובייקט, למשל בזמן צילום תמונה מתוך של המכשיר, מעבירים את האובייקט media.Image ל-FirebaseVisionImage.fromMediaImage().

     אם משתמשים ספריית CameraX, OnImageCapturedListener ImageAnalysis.Analyzer מחלקות מחשבים את ערך הסבב בשבילך, צריך רק להמיר את הסבב ROTATION_ קבועים לפני הקריאה 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
                 // ...
             }
         }
     }

     אם לא משתמשים בספריית מצלמה שמאפשרת סיבוב תמונה, הוא יכול לחשב אותו על סמך סיבוב המכשיר וכיוון המצלמה החיישן במכשיר:

     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

     לאחר מכן, מעבירים את האובייקט media.Image ל-FirebaseVisionImage.fromMediaImage():

     Java

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

     Kotlin+KTX

     val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
     VisionImage.kt

   • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מ-URI של קובץ, מעבירים את ההקשר של האפליקציה ואת ה-URI של הקובץ FirebaseVisionImage.fromFilePath(). זה שימושי כאשר משתמשים ב-Intent ACTION_GET_CONTENT כדי לבקש מהמשתמש לבחור תמונה מאפליקציית הגלריה.

     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

   • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מתוך ByteBuffer או מערך בייטים, מחשבים קודם את התמונה של סיבוב הנתונים כפי שמתואר למעלה עבור קלט media.Image.

     לאחר מכן, יוצרים אובייקט FirebaseVisionImageMetadata שמכיל את הגובה, הרוחב, פורמט קידוד הצבע של התמונה וסבב:

     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

     משתמשים במאגר הנתונים הזמני או במערך ובאובייקט המטא-נתונים כדי ליצור אובייקט 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

   • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מאובייקט Bitmap:

     Java

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

     Kotlin+KTX

     val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
     VisionImage.kt

     התמונה שמיוצגת על ידי האובייקט Bitmap חייבת להיות זקוף, ללא צורך בסיבוב נוסף.

2. מקבלים מופע של FirebaseVisionFaceDetector:

   Java

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

   Kotlin+KTX

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

3. לבסוף, מעבירים את התמונה ל-method 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. קבלת מידע על פנים שזוהו

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();
    }
}

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
    }
}

דוגמה לקווי מתאר של פנים

כשזיהוי קווי הפנים מופעל, מקבלים רשימה של נקודות עבור שכל תכונת פנים שזוהתה. הנקודות האלה מייצגות את הצורה של התכונה. הצגת הפנים סקירה כללית של מושגי זיהוי לקבלת פרטים על קווי המתאר שמיוצגים על ידיכם.

בתמונה הבאה אפשר לראות איך הנקודות האלה ממפות לפנים (כדי להגדיל את התמונה, לוחצים עליה):