הוספת תוויות לתמונות באמצעות ערכת למידת מכונה ב-Android

אתם יכולים להשתמש ב-ML Kit כדי לתייג אובייקטים שזוהו בתמונה, באמצעות מודל במכשיר או מודל בענן. בסקירה הכללית מוסבר על היתרונות של כל גישה.

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'
  implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision-image-label-model:20.0.1'
}
  3. אופציונלי אבל מומלץ: אם אתם משתמשים ב-API במכשיר, כדאי להגדיר את האפליקציה כך שתוריד את מודל ה-ML למכשיר באופן אוטומטי אחרי ההתקנה שלה מחנות Play.

    כדי לעשות זאת, מוסיפים את ההצהרה הבאה לקובץ AndroidManifest.xml של האפליקציה:

    <application ...>
  ...
  <meta-data
      android:name="com.google.firebase.ml.vision.DEPENDENCIES"
      android:value="label" />
  <!-- To use multiple models: android:value="label,model2,model3" -->
</application>
     אם לא מפעילים הורדות של מודלים בזמן ההתקנה, המודלים יורדים בפעם הראשונה שמפעילים את הגלאי במכשיר. בקשות שתשלחו לפני שההורדה תסתיים לא יספקו תוצאות.

  4. אם אתם רוצים להשתמש במודל שמבוסס על Cloud, ואתם עדיין לא הפעלתם את ממשקי ה-API שמבוססים על Cloud בפרויקט, עליכם לעשות זאת עכשיו:

    1. פותחים את דף ממשקי ה-API של ML Kit במסוף Firebase.

    2. אם עדיין לא שדרגתם את הפרויקט לתוכנית תמחור Blaze, לוחצים על שדרוג. (הבקשה לשדרוג תוצג רק אם הפרויקט לא מוגדר לתוכנית Blaze).

      רק בפרויקטים ברמת Blaze אפשר להשתמש בממשקי API מבוססי-Cloud.

    3. אם ממשקי ה-API מבוססי-הענן עדיין לא מופעלים, לוחצים על Enable Cloud-based APIs.

    אם רוצים להשתמש רק במודל במכשיר, אפשר לדלג על השלב הזה.

עכשיו אתם מוכנים לתייג תמונות באמצעות מודל במכשיר או מודל מבוסס-ענן.

1. הכנת קובץ הקלט

יוצרים אובייקט FirebaseVisionImage מהתמונה. הכלי לתיוג תמונות פועל במהירות הגבוהה ביותר כשמשתמשים ב-Bitmap או, אם משתמשים ב-camera2 API, ב-media.Image בפורמט JPEG. מומלץ להשתמש בפורמטים האלה כשהדבר אפשרי.

  • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מאובייקט media.Image, למשל כשיוצרים תמונה ממצלמת המכשיר, מעבירים את האובייקט media.Image ואת סיבוב התמונה אל FirebaseVisionImage.fromMediaImage().

    אם אתם משתמשים בספרייה CameraX, הערך של הזווית מסתובב בעצמו על ידי הכיתות OnImageCapturedListener ו-ImageAnalysis.Analyzer, כך שצריך רק להמיר את הזווית לאחד מהקבועים ROTATION_ של ML Kit לפני שמפעילים את 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

    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 אתם לא משתמשים בספריית מצלמה שמספקת את כיוון התמונה, תוכלו לחשב אותו לפי כיוון המכשיר וכיוון החיישן של המצלמה 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

    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 ואת ערך הסיבוב אל FirebaseVisionImage.fromMediaImage():

    Java

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

    Kotlin

    val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
    VisionImage.kt
  • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מכתובת URI של קובץ, מעבירים את הקשר של האפליקציה ואת כתובת ה-URI של הקובץ אל FirebaseVisionImage.fromFilePath(). האפשרות הזו שימושית כשמשתמשים בכוונה ACTION_GET_CONTENT כדי לבקש מהמשתמש לבחור תמונה מאפליקציית הגלריה שלו.

    Java

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

    Kotlin

    val image: FirebaseVisionImage
try {
    image = FirebaseVisionImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}
    VisionImage.kt
  • כדי ליצור אובייקט FirebaseVisionImage מ-ByteBuffer או ממערך בייטים, קודם מחשבים את סיבוב התמונה כפי שמתואר למעלה עבור קלט media.Image.

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

    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

    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 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

    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

    val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
    VisionImage.kt
    התמונה שמיוצגת על ידי האובייקט Bitmap חייבת להיות מוצבת בצורה זקופה, ללא צורך בסיבוב נוסף.

2. הגדרה והרצה של הכלי לתיוג תמונות

כדי לתייג אובייקטים בתמונה, מעבירים את האובייקט FirebaseVisionImage לשיטה processImage של FirebaseVisionImageLabeler.

  1. קודם צריך לקבל מופע של FirebaseVisionImageLabeler.

    כדי להשתמש בכלי לתיוג תמונות במכשיר:

    Java 

    FirebaseVisionImageLabeler labeler = FirebaseVision.getInstance()
    .getOnDeviceImageLabeler();

// Or, to set the minimum confidence required:
// FirebaseVisionOnDeviceImageLabelerOptions options =
//     new FirebaseVisionOnDeviceImageLabelerOptions.Builder()
//         .setConfidenceThreshold(0.7f)
//         .build();
// FirebaseVisionImageLabeler labeler = FirebaseVision.getInstance()
//     .getOnDeviceImageLabeler(options);

    Kotlin 

    val labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceImageLabeler()

// Or, to set the minimum confidence required:
// val options = FirebaseVisionOnDeviceImageLabelerOptions.Builder()
//     .setConfidenceThreshold(0.7f)
//     .build()
// val labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceImageLabeler(options)

    כדי להשתמש בשירות לתיוג תמונות בענן:

    Java 

    FirebaseVisionImageLabeler labeler = FirebaseVision.getInstance()
    .getCloudImageLabeler();

// Or, to set the minimum confidence required:
// FirebaseVisionCloudImageLabelerOptions options =
//     new FirebaseVisionCloudImageLabelerOptions.Builder()
//         .setConfidenceThreshold(0.7f)
//         .build();
// FirebaseVisionImageLabeler labeler = FirebaseVision.getInstance()
//     .getCloudImageLabeler(options);

    Kotlin 

    val labeler = FirebaseVision.getInstance().getCloudImageLabeler()

// Or, to set the minimum confidence required:
// val options = FirebaseVisionCloudImageLabelerOptions.Builder()
//     .setConfidenceThreshold(0.7f)
//     .build()
// val labeler = FirebaseVision.getInstance().getCloudImageLabeler(options)

  2. לאחר מכן, מעבירים את התמונה לשיטה processImage():

    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 

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

3. אחזור מידע על אובייקטים מתויגים

אם פעולת התיוג של התמונה תתבצע בהצלחה, רשימה של אובייקטים מסוג FirebaseVisionImageLabel תועבר למאזין להצלחה. כל אובייקט FirebaseVisionImageLabel מייצג משהו שסומן בתמונה. לכל תווית אפשר לקבל את תיאור הטקסט שלה, את מזהה הישות ב-Knowledge Graph (אם הוא זמין) ואת דירוג האמון בהתאמה. לדוגמה:

Java 

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

Kotlin 

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

טיפים לשיפור הביצועים בזמן אמת

אם אתם רוצים לתייג תמונות באפליקציה בזמן אמת, כדאי לפעול לפי ההנחיות הבאות כדי להשיג את שיעורי הפריימים הטובים ביותר:

  • צמצום מספר הקריאות לסימון התמונות. אם מסגרת וידאו חדשה זמינה בזמן שהכלי לתיוג תמונות פועל, צריך להוריד את המסגרת.
  • אם אתם משתמשים בפלט של הכלי לתיוג תמונות כדי להוסיף שכבת-על של גרפיקה לתמונה הקלט, תחילה צריך לקבל את התוצאה מ-ML Kit, ואז לבצע עיבוד (רנדור) של התמונה ושל שכבת-העל בשלב אחד. כך תוכלו לבצע עיבוד (render) למשטח התצוגה רק פעם אחת לכל מסגרת קלט.

  • אם אתם משתמשים ב-Camera2 API, כדאי לצלם תמונות בפורמט ImageFormat.YUV_420_888.

    אם משתמשים ב-Camera API הקודם, צריך לצלם תמונות בפורמט ImageFormat.NV21.

השלבים הבאים