Détecter et suivre des objets avec ML Kit sur Android

Vous pouvez utiliser ML Kit pour détecter et suivre des objets sur des images vidéo.

Lorsque vous transmettez des images ML Kit, ML Kit renvoie, pour chaque image, une liste de cinq objets détectés maximum et leur position dans l'image. Lors de la détection d'objets dans des flux vidéo, chaque objet possède un identifiant que vous pouvez utiliser pour suivre l'objet à travers les images. Vous pouvez également éventuellement activer la classification grossière des objets, qui étiquette les objets avec des descriptions de catégories larges.

Avant que tu commences

  1. Si vous ne l'avez pas déjà fait, ajoutez Firebase à votre projet Android .
  2. Ajoutez les dépendances des bibliothèques ML Kit Android au fichier Gradle de votre module (au niveau de l'application) (généralement 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'
      implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision-object-detection-model:19.0.6'
    }
    

1. Configurez le détecteur d'objet

Pour commencer à détecter et à suivre des objets, créez d'abord une instance de FirebaseVisionObjectDetector , en spécifiant éventuellement les paramètres du détecteur que vous souhaitez modifier par défaut.

  1. Configurez le détecteur d'objets pour votre cas d'utilisation avec un objet FirebaseVisionObjectDetectorOptions . Vous pouvez modifier les paramètres suivants :

    Paramètres du détecteur d'objets
    Mode de détection STREAM_MODE (par défaut) | SINGLE_IMAGE_MODE

    Dans STREAM_MODE (par défaut), le détecteur d'objets s'exécute avec une faible latence, mais peut produire des résultats incomplets (tels que des cadres de délimitation ou des étiquettes de catégorie non spécifiés) lors des premiers appels du détecteur. De plus, dans STREAM_MODE , le détecteur attribue des ID de suivi aux objets, que vous pouvez utiliser pour suivre des objets à travers les images. Utilisez ce mode lorsque vous souhaitez suivre des objets ou lorsqu'une faible latence est importante, par exemple lors du traitement de flux vidéo en temps réel.

    Dans SINGLE_IMAGE_MODE , le détecteur d'objet attend que le cadre de délimitation d'un objet détecté et (si vous avez activé la classification) l'étiquette de catégorie soient disponibles avant de renvoyer un résultat. En conséquence, la latence de détection est potentiellement plus élevée. De plus, dans SINGLE_IMAGE_MODE , les identifiants de suivi ne sont pas attribués. Utilisez ce mode si la latence n'est pas critique et que vous ne souhaitez pas gérer des résultats partiels.

    Détecter et suivre plusieurs objets false (par défaut) | true

    Qu'il s'agisse de détecter et de suivre jusqu'à cinq objets ou uniquement l'objet le plus visible (par défaut).

    Classer les objets false (par défaut) | true

    S'il faut ou non classer les objets détectés en catégories grossières. Lorsqu'il est activé, le détecteur d'objets classe les objets dans les catégories suivantes : articles de mode, nourriture, articles pour la maison, lieux, plantes et inconnus.

    L'API de détection et de suivi d'objets est optimisée pour ces deux cas d'utilisation principaux :

    • Détection et suivi en direct de l'objet le plus visible dans le viseur de l'appareil photo
    • Détection de plusieurs objets à partir d'une image statique

    Pour configurer l'API pour ces cas d'utilisation :

    Java

    // Live detection and tracking
    FirebaseVisionObjectDetectorOptions options =
            new FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
                    .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.STREAM_MODE)
                    .enableClassification()  // Optional
                    .build();
    
    // Multiple object detection in static images
    FirebaseVisionObjectDetectorOptions options =
            new FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
                    .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
                    .enableMultipleObjects()
                    .enableClassification()  // Optional
                    .build();
    

    Kotlin+KTX

    // Live detection and tracking
    val options = FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
            .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.STREAM_MODE)
            .enableClassification()  // Optional
            .build()
    
    // Multiple object detection in static images
    val options = FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
            .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
            .enableMultipleObjects()
            .enableClassification()  // Optional
            .build()
    
  2. Obtenez une instance de FirebaseVisionObjectDetector :

    Java

    FirebaseVisionObjectDetector objectDetector =
            FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector();
    
    // Or, to change the default settings:
    FirebaseVisionObjectDetector objectDetector =
            FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector(options);
    

    Kotlin+KTX

    val objectDetector = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector()
    
    // Or, to change the default settings:
    val objectDetector = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector(options)
    

2. Exécutez le détecteur d'objet

Pour détecter et suivre des objets, transmettez des images à la méthode processImage() de l'instance FirebaseVisionObjectDetector .

Pour chaque image de vidéo ou d'image d'une séquence, procédez comme suit :

  1. Créez un objet FirebaseVisionImage à partir de votre image.

    • Pour créer un objet FirebaseVisionImage à partir d'un objet media.Image , par exemple lors de la capture d'une image à partir de la caméra d'un appareil, transmettez l'objet media.Image et la rotation de l'image à FirebaseVisionImage.fromMediaImage() .

      Si vous utilisez la bibliothèque CameraX , les classes OnImageCapturedListener et ImageAnalysis.Analyzer calculent la valeur de rotation pour vous, il vous suffit donc de convertir la rotation en l'une des constantes ROTATION_ de ML Kit avant d'appeler 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
                  // ...
              }
          }
      }
      

      Si vous n'utilisez pas de bibliothèque de caméras qui vous donne la rotation de l'image, vous pouvez la calculer à partir de la rotation de l'appareil et de l'orientation du capteur de la caméra dans l'appareil :

      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;
      }

      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
      }

      Ensuite, transmettez l'objet media.Image et la valeur de rotation à FirebaseVisionImage.fromMediaImage() :

      Java

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

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
    • Pour créer un objet FirebaseVisionImage à partir d'un URI de fichier, transmettez le contexte de l'application et l'URI du fichier à FirebaseVisionImage.fromFilePath() . Ceci est utile lorsque vous utilisez une intention ACTION_GET_CONTENT pour inviter l'utilisateur à sélectionner une image dans son application de galerie.

      Java

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

      Kotlin+KTX

      val image: FirebaseVisionImage
      try {
          image = FirebaseVisionImage.fromFilePath(context, uri)
      } catch (e: IOException) {
          e.printStackTrace()
      }
    • Pour créer un objet FirebaseVisionImage à partir d'un ByteBuffer ou d'un tableau d'octets, calculez d'abord la rotation de l'image comme décrit ci-dessus pour l'entrée media.Image .

      Créez ensuite un objet FirebaseVisionImageMetadata qui contient la hauteur, la largeur, le format d'encodage des couleurs et la rotation de l'image :

      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();

      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()

      Utilisez le tampon ou le tableau et l'objet de métadonnées pour créer un objet FirebaseVisionImage :

      Java

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

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromByteBuffer(buffer, metadata)
      // Or: val image = FirebaseVisionImage.fromByteArray(byteArray, metadata)
    • Pour créer un objet FirebaseVisionImage à partir d'un objet Bitmap :

      Java

      FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap);

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
      L'image représentée par l'objet Bitmap doit être verticale, sans rotation supplémentaire requise.
  2. Passez l'image à la méthode processImage() :

    Java

    objectDetector.processImage(image)
            .addOnSuccessListener(
                    new OnSuccessListener<List<FirebaseVisionObject>>() {
                        @Override
                        public void onSuccess(List<FirebaseVisionObject> detectedObjects) {
                            // Task completed successfully
                            // ...
                        }
                    })
            .addOnFailureListener(
                    new OnFailureListener() {
                        @Override
                        public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                            // Task failed with an exception
                            // ...
                        }
                    });
    

    Kotlin+KTX

    objectDetector.processImage(image)
            .addOnSuccessListener { detectedObjects ->
                // Task completed successfully
                // ...
            }
            .addOnFailureListener { e ->
                // Task failed with an exception
                // ...
            }
    
  3. Si l'appel à processImage() réussit, une liste de FirebaseVisionObject est transmise à l'écouteur de réussite.

    Chaque FirebaseVisionObject contient les propriétés suivantes :

    Boîte englobante Un Rect indiquant la position de l'objet dans l'image.
    Identifiant de suivi Entier qui identifie l’objet sur les images. Nul dans SINGLE_IMAGE_MODE.
    Catégorie La catégorie grossière de l'objet. Si la classification n'est pas activée pour le détecteur d'objets, il s'agit toujours de FirebaseVisionObject.CATEGORY_UNKNOWN .
    Confiance La valeur de confiance de la classification des objets. Si la classification n'est pas activée pour le détecteur d'objets ou si l'objet est classé comme inconnu, cela vaut null .

    Java

    // The list of detected objects contains one item if multiple object detection wasn't enabled.
    for (FirebaseVisionObject obj : detectedObjects) {
        Integer id = obj.getTrackingId();
        Rect bounds = obj.getBoundingBox();
    
        // If classification was enabled:
        int category = obj.getClassificationCategory();
        Float confidence = obj.getClassificationConfidence();
    }
    

    Kotlin+KTX

    // The list of detected objects contains one item if multiple object detection wasn't enabled.
    for (obj in detectedObjects) {
        val id = obj.trackingId       // A number that identifies the object across images
        val bounds = obj.boundingBox  // The object's position in the image
    
        // If classification was enabled:
        val category = obj.classificationCategory
        val confidence = obj.classificationConfidence
    }
    

Améliorer la convivialité et les performances

Pour une expérience utilisateur optimale, suivez ces directives dans votre application :

  • La réussite de la détection d'objet dépend de la complexité visuelle de l'objet. Les objets présentant un petit nombre de caractéristiques visuelles peuvent devoir occuper une plus grande partie de l’image pour être détectés. Vous devez fournir aux utilisateurs des conseils sur la capture d’entrées qui fonctionnent bien avec le type d’objets que vous souhaitez détecter.
  • Lorsque vous utilisez la classification, si vous souhaitez détecter des objets qui n'entrent pas clairement dans les catégories prises en charge, implémentez une gestion spéciale pour les objets inconnus.

Consultez également l'[application vitrine ML Kit Material Design][showcase-link]{: .external } et la collection de modèles de conception matérielle pour la collection de fonctionnalités basées sur l'apprentissage automatique .

Lorsque vous utilisez le mode streaming dans une application en temps réel, suivez ces directives pour obtenir les meilleures fréquences d'images :

  • N'utilisez pas la détection d'objets multiples en mode streaming, car la plupart des appareils ne seront pas en mesure de produire des fréquences d'images adéquates.

  • Désactivez la classification si vous n’en avez pas besoin.

  • Accélérez les appels au détecteur. Si une nouvelle image vidéo devient disponible pendant le fonctionnement du détecteur, supprimez l'image.
  • Si vous utilisez la sortie du détecteur pour superposer des graphiques sur l'image d'entrée, obtenez d'abord le résultat de ML Kit, puis effectuez le rendu de l'image et la superposition en une seule étape. Ce faisant, vous effectuez le rendu sur la surface d'affichage une seule fois pour chaque image d'entrée.
  • Si vous utilisez l'API Camera2, capturez des images au format ImageFormat.YUV_420_888 .

    Si vous utilisez l'ancienne API Camera, capturez des images au format ImageFormat.NV21 .