Маркировка изображений с помощью модели, обученной AutoML, на Android

После обучения собственной модели с помощью AutoML Vision Edge вы можете использовать ее в своем приложении для маркировки изображений.

Прежде чем вы начнете

  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'
  implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision-automl:18.0.5'
}

1. Загрузите модель

ML Kit запускает на устройстве модели, созданные с помощью AutoML. Однако вы можете настроить ML Kit для загрузки вашей модели удаленно из Firebase, из локального хранилища или из того и другого.

Разместив модель в Firebase, вы можете обновлять ее, не выпуская новую версию приложения, а также использовать удаленную настройку и A/B-тестирование для динамического предоставления разных моделей разным группам пользователей.

Если вы решите предоставить модель только путем размещения ее в Firebase, а не связывать ее со своим приложением, вы можете уменьшить первоначальный размер загрузки вашего приложения. Однако имейте в виду, что если модель не связана с вашим приложением, любые связанные с моделью функции не будут доступны до тех пор, пока ваше приложение не загрузит модель в первый раз.

Объединив свою модель со своим приложением, вы можете быть уверены, что функции машинного обучения вашего приложения будут работать, даже если модель, размещенная на Firebase, недоступна.

Настройте источник модели, размещенный в Firebase

Чтобы использовать удаленно размещенную модель, создайте объект FirebaseAutoMLRemoteModel , указав имя, которое вы присвоили модели при ее публикации:

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()

Затем запустите задачу загрузки модели, указав условия, при которых вы хотите разрешить загрузку. Если модели нет на устройстве или доступна более новая версия модели, задача асинхронно загрузит модель из 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.
    }

Многие приложения запускают задачу загрузки в своем коде инициализации, но вы можете сделать это в любой момент, прежде чем вам понадобится использовать модель.

Настройте источник локальной модели

Чтобы связать модель с вашим приложением:

  1. Извлеките модель и ее метаданные из zip-архива, который вы скачали с консоли Firebase. Мы рекомендуем использовать файлы в том виде, в котором вы их скачали, без изменений (включая имена файлов).

  2. Включите свою модель и ее файлы метаданных в пакет приложения:

    1. Если в вашем проекте нет папки ресурсов, создайте ее, щелкнув правой кнопкой мыши app/ папку, а затем выбрав «Создать» > «Папка» > «Папка ресурсов» .
    2. Создайте подпапку в папке ресурсов, в которой будут храниться файлы модели.
    3. Скопируйте файлы model.tflite , dict.txt и manifest.json в подпапку (все три файла должны находиться в одной папке).
  3. Добавьте следующее в файл build.gradle вашего приложения, чтобы Gradle не сжимал файл модели при сборке приложения: 
    android {
    // ...
    aaptOptions {
        noCompress "tflite"
    }
}
    Файл модели будет включен в пакет приложения и доступен ML Kit как необработанный ресурс.

  4. Создайте объект FirebaseAutoMLLocalModel , указав путь к файлу манифеста модели:

    Java

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

    Kotlin+KTX

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

Создайте маркировщик изображений на основе своей модели.

После настройки источников модели создайте объект FirebaseVisionImageLabeler на основе одного из них.

Если у вас есть только локально связанная модель, просто создайте метку из вашего объекта FirebaseAutoMLLocalModel и настройте требуемый порог оценки достоверности (см. Оценка вашей модели ):

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)

Если у вас есть удаленно размещенная модель, вам придется убедиться, что она загружена, прежде чем запускать ее. Вы можете проверить статус задачи загрузки модели с помощью метода isModelDownloaded() менеджера моделей.

Хотя вам нужно подтвердить это только перед запуском средства разметки, если у вас есть как удаленно размещенная модель, так и локально связанная модель, возможно, имеет смысл выполнить эту проверку при создании экземпляра средства разметки изображений: создайте средство разметки из удаленной модели, если оно скачано, а иначе из локальной модели.

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)
}

Если у вас есть только удаленно размещенная модель, вам следует отключить функции, связанные с моделью, например сделать их серыми или скрыть часть пользовательского интерфейса, пока вы не подтвердите, что модель загружена. Вы можете сделать это, присоединив прослушиватель к методу download() менеджера моделей:

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. Подготовьте входное изображение

Затем для каждого изображения, которое вы хотите пометить, создайте объект FirebaseVisionImage , используя один из вариантов, описанных в этом разделе, и передайте его экземпляру FirebaseVisionImageLabeler (описанному в следующем разделе).

Вы можете создать объект FirebaseVisionImage из объекта media.Image , файла на устройстве, массива байтов или объекта Bitmap :

  • 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.

3. Запустите программу разметки изображений.

Чтобы пометить объекты на изображении, передайте объект FirebaseVisionImage методу processImage() 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
            // ...
        }

Если маркировка изображения прошла успешно, массив объектов FirebaseVisionImageLabel будет передан прослушивателю успеха. От каждого объекта можно получить информацию о признаке, распознанном на изображении.

Например:

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
}

Советы по повышению производительности в реальном времени

  • 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 .