Rotular imagens com um modelo treinado em AutoML no Android

Depois de treinar seu próprio modelo usando o AutoML Vision Edge , você poderá usá-lo em seu aplicativo para rotular imagens.

Antes de você começar

  1. Adicione o Firebase ao seu projeto Android , caso ainda não o tenha feito.
  2. Adicione as dependências das bibliotecas Android do ML Kit ao arquivo Gradle do módulo (nível do aplicativo) (geralmente 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-automl:18.0.5'
}

1. Carregue o modelo

O ML Kit executa seus modelos gerados pelo AutoML no dispositivo. No entanto, você pode configurar o kit de ML para carregar seu modelo remotamente do Firebase, do armazenamento local ou de ambos.

Ao hospedar o modelo no Firebase, você pode atualizá-lo sem lançar uma nova versão do aplicativo e pode usar a Configuração remota e o teste A/B para veicular dinamicamente diferentes modelos para diferentes conjuntos de usuários.

Se você optar por fornecer o modelo apenas hospedando-o no Firebase e não agrupá-lo ao seu aplicativo, poderá reduzir o tamanho inicial do download do seu aplicativo. Tenha em mente, porém, que se o modelo não estiver incluído no seu aplicativo, qualquer funcionalidade relacionada ao modelo não estará disponível até que seu aplicativo baixe o modelo pela primeira vez.

Ao agrupar seu modelo com seu aplicativo, você pode garantir que os recursos de ML do seu aplicativo ainda funcionem quando o modelo hospedado pelo Firebase não estiver disponível.

Configurar uma origem de modelo hospedado no Firebase

Para usar o modelo hospedado remotamente, crie um objeto FirebaseAutoMLRemoteModel especificando o nome que você atribuiu ao modelo quando o publicou:

Java

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
FirebaseAutoMLRemoteModel remoteModel =
    new FirebaseAutoMLRemoteModel.Builder("your_remote_model").build();

Kotlin+KTX

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
val remoteModel = FirebaseAutoMLRemoteModel.Builder("your_remote_model").build()

Em seguida, inicie a tarefa de download do modelo, especificando as condições sob as quais deseja permitir o download. Se o modelo não estiver no dispositivo ou se uma versão mais recente do modelo estiver disponível, a tarefa fará o download assíncrono do modelo do Firebase:

Java

FirebaseModelDownloadConditions conditions = new FirebaseModelDownloadConditions.Builder()
        .requireWifi()
        .build();
FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
        .addOnCompleteListener(new OnCompleteListener<Void>() {
            @Override
            public void onComplete(@NonNull Task<Void> task) {
                // Success.
            }
        });

Kotlin+KTX

val conditions = FirebaseModelDownloadConditions.Builder()
    .requireWifi()
    .build()
FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
    .addOnCompleteListener {
        // Success.
    }

Muitos aplicativos iniciam a tarefa de download em seu código de inicialização, mas você pode fazer isso a qualquer momento antes de usar o modelo.

Configurar uma origem de modelo local

Para agrupar o modelo com seu aplicativo:

  1. Extraia o modelo e seus metadados do arquivo zip baixado do console do Firebase. Recomendamos que você use os arquivos conforme os baixou, sem modificação (incluindo os nomes dos arquivos).

  2. Inclua seu modelo e seus arquivos de metadados no pacote do seu aplicativo:

    1. Se você não tiver uma pasta de ativos em seu projeto, crie uma clicando com o botão direito na pasta app/ e clicando em Novo > Pasta > Pasta de ativos .
    2. Crie uma subpasta na pasta de ativos para conter os arquivos de modelo.
    3. Copie os arquivos model.tflite , dict.txt e manifest.json para a subpasta (todos os três arquivos devem estar na mesma pasta).
  3. Adicione o seguinte ao arquivo build.gradle do seu aplicativo para garantir que o Gradle não compacte o arquivo de modelo ao criar o aplicativo: 
    android {
    // ...
    aaptOptions {
        noCompress "tflite"
    }
}
    O arquivo de modelo será incluído no pacote do aplicativo e disponível para o Kit de ML como um ativo bruto.

  4. Crie um objeto FirebaseAutoMLLocalModel especificando o caminho para o arquivo de manifesto do modelo:

    Java

    FirebaseAutoMLLocalModel localModel = new FirebaseAutoMLLocalModel.Builder()
        .setAssetFilePath("manifest.json")
        .build();

    Kotlin+KTX

    val localModel = FirebaseAutoMLLocalModel.Builder()
        .setAssetFilePath("manifest.json")
        .build()

Crie um rotulador de imagem a partir do seu modelo

Depois de configurar as fontes do modelo, crie um objeto FirebaseVisionImageLabeler a partir de uma delas.

Se você tiver apenas um modelo agrupado localmente, basta criar um rotulador a partir do objeto FirebaseAutoMLLocalModel e configurar o limite de pontuação de confiança que deseja exigir (consulte Avaliar seu modelo ):

Java

FirebaseVisionImageLabeler labeler;
try {
    FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions options =
            new FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
                    .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                   // to determine an appropriate value.
                    .build();
    labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options);
} catch (FirebaseMLException e) {
    // ...
}

Kotlin+KTX

val options = FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                // to determine an appropriate value.
    .build()
val labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options)

Se você tiver um modelo hospedado remotamente, deverá verificar se ele foi baixado antes de executá-lo. Você pode verificar o status da tarefa de download do modelo usando o método isModelDownloaded() do gerenciador de modelo.

Embora você só precise confirmar isso antes de executar o rotulador, se você tiver um modelo hospedado remotamente e um modelo empacotado localmente, pode fazer sentido realizar esta verificação ao instanciar o rotulador de imagem: crie um rotulador a partir do modelo remoto se ele foi baixado e do modelo local, caso contrário.

Java

FirebaseModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<Boolean>() {
            @Override
            public void onSuccess(Boolean isDownloaded) {
                FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder optionsBuilder;
                if (isDownloaded) {
                    optionsBuilder = new FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(remoteModel);
                } else {
                    optionsBuilder = new FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel);
                }
                FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions options = optionsBuilder
                        .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                       // to determine an appropriate threshold.
                        .build();

                FirebaseVisionImageLabeler labeler;
                try {
                    labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options);
                } catch (FirebaseMLException e) {
                    // Error.
                }
            }
        });

Kotlin+KTX

FirebaseModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
    .addOnSuccessListener { isDownloaded -> 
    val optionsBuilder =
        if (isDownloaded) {
            FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(remoteModel)
        } else {
            FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
        }
    // Evaluate your model in the Firebase console to determine an appropriate threshold.
    val options = optionsBuilder.setConfidenceThreshold(0.0f).build()
    val labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options)
}

Se você tiver apenas um modelo hospedado remotamente, desative a funcionalidade relacionada ao modelo (por exemplo, esmaecer ou ocultar parte da interface do usuário) até confirmar que o download do modelo foi feito. Você pode fazer isso anexando um ouvinte ao método download() do gerenciador de modelo:

Java

FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<Void>() {
            @Override
            public void onSuccess(Void v) {
              // Download complete. Depending on your app, you could enable
              // the ML feature, or switch from the local model to the remote
              // model, etc.
            }
        });

Kotlin+KTX

FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
    .addOnCompleteListener {
        // Download complete. Depending on your app, you could enable the ML
        // feature, or switch from the local model to the remote model, etc.
    }

2. Prepare a imagem de entrada

Em seguida, para cada imagem que você deseja rotular, crie um objeto FirebaseVisionImage usando uma das opções descritas nesta seção e passe-o para uma instância de FirebaseVisionImageLabeler (descrita na próxima seção).

Você pode criar um objeto FirebaseVisionImage a partir de um objeto media.Image , um arquivo no dispositivo, uma matriz de bytes ou um objeto Bitmap :

  • Para criar um objeto FirebaseVisionImage a partir de um objeto media.Image , como ao capturar uma imagem da câmera de um dispositivo, passe o objeto media.Image e a rotação da imagem para FirebaseVisionImage.fromMediaImage() .

    Se você usar a biblioteca CameraX , as classes OnImageCapturedListener e ImageAnalysis.Analyzer calcularão o valor de rotação para você, então você só precisa converter a rotação em uma das constantes ROTATION_ do kit de ML antes de chamar 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
            // ...
        }
    }
}

    Se você não usa uma biblioteca de câmeras que fornece a rotação da imagem, você pode calculá-la a partir da rotação do dispositivo e da orientação do sensor da câmera no dispositivo:

    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

    Em seguida, passe o objeto media.Image e o valor de rotação para FirebaseVisionImage.fromMediaImage() :

    Java

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

    Kotlin+KTX

    val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
    VisionImage.kt
  • Para criar um objeto FirebaseVisionImage a partir de um URI de arquivo, passe o contexto do aplicativo e o URI do arquivo para FirebaseVisionImage.fromFilePath() . Isso é útil quando você usa uma intent ACTION_GET_CONTENT para solicitar que o usuário selecione uma imagem do aplicativo de galeria.

    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
  • Para criar um objeto FirebaseVisionImage a partir de um ByteBuffer ou de uma matriz de bytes, primeiro calcule a rotação da imagem conforme descrito acima para a entrada media.Image .

    Em seguida, crie um objeto FirebaseVisionImageMetadata que contenha a altura, a largura, o formato de codificação de cores e a rotação da imagem:

    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

    Use o buffer ou array e o objeto de metadados para criar um objeto 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
  • Para criar um objeto FirebaseVisionImage a partir de um objeto Bitmap :

    Java

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

    Kotlin+KTX

    val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
    VisionImage.kt
    A imagem representada pelo objeto Bitmap deve estar na vertical, sem necessidade de rotação adicional.

3. Execute o rotulador de imagens

Para rotular objetos em uma imagem, passe o objeto FirebaseVisionImage para o método processImage() do FirebaseVisionImageLabeler .

Java

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

Kotlin+KTX

labeler.processImage(image)
        .addOnSuccessListener { labels ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener { e ->
            // Task failed with an exception
            // ...
        }

Se a rotulagem da imagem for bem-sucedida, uma matriz de objetos FirebaseVisionImageLabel será transmitida ao ouvinte de sucesso. De cada objeto você pode obter informações sobre uma característica reconhecida na imagem.

Por exemplo:

Java

for (FirebaseVisionImageLabel label: labels) {
    String text = label.getText();
    float confidence = label.getConfidence();
}

Kotlin+KTX

for (label in labels) {
    val text = label.text
    val confidence = label.confidence
}

Dicas para melhorar o desempenho em tempo real

  • Limite as chamadas para o detector. Se um novo quadro de vídeo ficar disponível enquanto o detector estiver em execução, elimine o quadro.
  • Se você estiver usando a saída do detector para sobrepor gráficos na imagem de entrada, primeiro obtenha o resultado do Kit de ML e, em seguida, renderize a imagem e a sobreposição em uma única etapa. Ao fazer isso, você renderiza na superfície de exibição apenas uma vez para cada quadro de entrada.

  • Se você usar a API Camera2, capture imagens no formato ImageFormat.YUV_420_888 .

    Se você usar a API Camera mais antiga, capture imagens no formato ImageFormat.NV21 .