在 Android 上使用 ML Kit 為圖片加上標籤

您可以使用 ML Kit 為圖片中辨識出的物件，使用裝置上的模型或雲端模型加上標籤。如要瞭解每個方法的優點，請參閱總覽。

事前準備

  1. 如果您尚未將 Firebase 新增至 Android 專案，請先完成這項操作。
  2. 將 ML Kit Android 程式庫的依附元件新增至模組 (應用程式層級) Gradle 檔案 (通常是 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. 選用，但建議使用：如果您使用裝置端 API，請將應用程式設為在從 Play 商店安裝應用程式後，自動將機器學習模型下載至裝置。

    如要這麼做，請在應用程式的 AndroidManifest.xml 檔案中新增以下宣告：

    <application ...>
  ...
  <meta-data
      android:name="com.google.firebase.ml.vision.DEPENDENCIES"
      android:value="label" />
  <!-- To use multiple models: android:value="label,model2,model3" -->
</application>
    如未啟用安裝期間模型下載功能，系統會在您首次執行裝置端偵測工具時下載模型。下載完成前提出的要求不會產生任何結果。

  4. 如要使用以雲端為基礎的模型，且您尚未為專案啟用雲端式 API，請立即啟用：

    1. 開啟 Firebase 控制台的 ML Kit API 頁面。

    2. 如果您尚未將專案升級至 Blaze 定價方案，按一下「升級」即可進行升級 (只有在專案未採用 Blaze 方案時，系統才會提示您升級)。

      只有 Blaze 層級的專案可以使用以雲端為基礎的 API。

    3. 如果雲端型 API 尚未啟用，請點選「啟用雲端式 API」。

    如果只想使用裝置端模型，可以略過這個步驟。

您現在可以使用裝置上的模型或雲端模型為圖片加上標籤。

1. 準備輸入圖片

使用圖片建立 FirebaseVisionImage 物件。使用 Bitmap 或 JPEG 格式的 media.Image 時，圖片標籤工具執行速度最快，建議盡可能採用這種格式。

  • 如要從 media.Image 物件建立 FirebaseVisionImage 物件 (例如從裝置相機擷取圖片)，請將 media.Image 物件和圖片的旋轉角度傳遞至 FirebaseVisionImage.fromMediaImage()。

    如果您使用 CameraX 程式庫，OnImageCapturedListener 和 ImageAnalysis.Analyzer 類別會為您計算旋轉值，因此只要在呼叫 FirebaseVisionImage.fromMediaImage() 之前，將旋轉角度轉換為 ML Kit 的 ROTATION_ 常數即可：

    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
            // ...
        }
    }
}

    如果您使用的相機程式庫不提供圖像旋轉功能，您可依據裝置旋轉情形和裝置相機感應器方向計算曝光：

    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

    然後將 media.Image 物件和旋轉值傳遞至 FirebaseVisionImage.fromMediaImage()：

    Java

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

    Kotlin+KTX

    val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
    VisionImage.kt
  • 如要從檔案 URI 建立 FirebaseVisionImage 物件，請將應用程式結構定義和檔案 URI 傳遞至 FirebaseVisionImage.fromFilePath()。使用 ACTION_GET_CONTENT 意圖提示使用者從圖片庫應用程式中選取圖片時，這項功能就很實用。

    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
  • 如要從 ByteBuffer 或位元組陣列建立 FirebaseVisionImage 物件，請先按照上述的 media.Image 輸入方式計算圖片旋轉角度。

    接著，建立 FirebaseVisionImageMetadata 物件，其中包含圖片的高度、寬度、顏色編碼格式和旋轉：

    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

    使用緩衝區或陣列和中繼資料物件建立 FirebaseVisionImage 物件：

    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
  • 如要從 Bitmap 物件建立 FirebaseVisionImage 物件，請按照下列步驟操作：

    Java

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

    Kotlin+KTX

    val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
    VisionImage.kt
    Bitmap 物件代表的圖片必須直立，無需額外旋轉。

2. 設定並執行映像檔標籤工具

如要為圖片中的物件加上標籤，請將 FirebaseVisionImage 物件傳遞至 FirebaseVisionImageLabeler 的 processImage 方法。

  1. 首先，請取得 FirebaseVisionImageLabeler 的例項。

    如要使用裝置端圖片標籤工具，請按照下列步驟操作：

    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+KTX 

    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)

    如何使用雲端映像檔標籤工具：

    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+KTX 

    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. 接著，將圖片傳遞至 processImage() 方法：

    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
      // ...
    }

3. 取得加上標籤的物件相關資訊

如果圖片標籤作業成功，FirebaseVisionImageLabel 物件清單會傳遞給成功事件監聽器。每個 FirebaseVisionImageLabel 物件都代表已在圖片中加上標籤的內容。您可以取得每個標籤的文字說明、知識圖譜實體 ID (如有)，以及比對的可信度分數。例如：

Java 

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

Kotlin+KTX 

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

即時效能改善訣竅

如要在即時應用程式中為圖片加上標籤，請遵循下列準則，以便達到最佳的影格速率：

  • 限制對圖片標籤人員的呼叫。如果圖片標籤工具執行期間有新的影片影格可供使用，請捨棄該影格。
  • 如果您使用圖片標籤人員的輸出內容來疊加輸入圖像上的圖像，請先從 ML Kit 取得結果，然後透過一個步驟算繪圖像和疊加層。這樣一來，每個輸入影格就只會算繪到顯示介面一次。

  • 如果你使用 Camera2 API，請擷取 ImageFormat.YUV_420_888 格式的圖片。

    如果您使用舊版 Camera API，請拍攝 ImageFormat.NV21 格式的圖片。

後續步驟