Rotular imagens com um modelo treinado pelo AutoML no Android

Após treinar seu próprio modelo usando o AutoML Vision Edge, você poderá usá-lo no app para rotular imagens.

Há duas maneiras de integrar modelos treinados usando o AutoML Vision Edge: é possível agrupar o modelo colocando-o na pasta de recursos do app ou fazer o download dele dinamicamente usando o Firebase.

Opções de empacotamento de modelos
Incluído no seu app
  • O modelo faz parte do APK do seu app
  • O modelo estará disponível imediatamente, mesmo quando o dispositivo Android estiver off-line
  • Não é necessário ter um projeto do Firebase
Hospedado com o Firebase
  • A hospedagem do modelo é feita quando ele é enviado para o Firebase Machine Learning
  • Reduz o tamanho do APK
  • O download do modelo é feito sob demanda
  • Enviar atualizações do modelo sem republicar o app
  • Teste A/B fácil com a Configuração remota do Firebase
  • Requer um projeto do Firebase

Antes de começar

  1. Adicione as dependências das bibliotecas do Android do Kit de ML ao arquivo Gradle do módulo no nível do app, que geralmente é app/build.gradle:

    Para agrupar um modelo e seu app:

    dependencies {
  // ...
  // Image labeling feature with bundled automl model
  implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-custom:16.3.1'
}

    Para fazer o download dinâmico de um modelo do Firebase, adicione a dependência linkFirebase:

    dependencies {
  // ...
  // Image labeling feature with automl model downloaded
  // from firebase
  implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-custom:16.3.1'
  implementation 'com.google.mlkit:linkfirebase:16.1.0'
}

  2. Se você quiser fazer o download de um modelo, adicione o Firebase ao seu projeto do Android caso ainda não tenha feito isso. Essa etapa não é necessária para empacotar o modelo.

1. Carregar o modelo

Configurar uma fonte de modelo local

Para empacotar o modelo e o aplicativo, siga estas etapas:

  1. Extraia o modelo e os metadados dele do arquivo ZIP que você salvou usando o Console do Firebase. Recomendamos o uso dos arquivos da forma como foram transferidos no download, sem modificações, inclusive nos nomes.

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

    1. Se você não tiver uma pasta de recursos no projeto, crie uma clicando com o botão direito do mouse na pasta app/ e, em seguida, em Novo > Pasta > Pasta de recursos.
    2. Crie uma subpasta dentro da pasta de recursos para armazenar os arquivos do modelo.
    3. Copie os arquivos model.tflite, dict.txt e manifest.json para a subpasta (todos os três arquivos precisam estar na mesma pasta).

  3. Adicione o seguinte ao arquivo build.gradle do app para garantir que o Gradle não compacte o arquivo de modelo ao criar o app:

    android {
    // ...
    aaptOptions {
        noCompress "tflite"
    }
}

    O arquivo do modelo será incluído no pacote do app e vai estar disponível para o Kit de ML como um recurso bruto.

  4. Crie o objeto LocalModel, especificando o caminho para o arquivo de manifesto do modelo:

    Java

    AutoMLImageLabelerLocalModel localModel =
    new AutoMLImageLabelerLocalModel.Builder()
        .setAssetFilePath("manifest.json")
        // or .setAbsoluteFilePath(absolute file path to manifest file)
        .build();

    Kotlin

    val localModel = LocalModel.Builder()
    .setAssetManifestFilePath("manifest.json")
    // or .setAbsoluteManifestFilePath(absolute file path to manifest file)
    .build()

Configurar uma fonte de modelo hospedada no Firebase

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

Java

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
FirebaseModelSource firebaseModelSource =
    new FirebaseModelSource.Builder("your_model_name").build();
CustomRemoteModel remoteModel =
    new CustomRemoteModel.Builder(firebaseModelSource).build();

Kotlin

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
val firebaseModelSource = FirebaseModelSource.Builder("your_model_name")
    .build()
val remoteModel = CustomRemoteModel.Builder(firebaseModelSource).build()

Em seguida, inicie a tarefa de download do modelo, especificando as condições sob as quais você quer 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 do modelo de forma assíncrona do Firebase:

Java

DownloadConditions downloadConditions = new DownloadConditions.Builder()
        .requireWifi()
        .build();
RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, downloadConditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<Void>() {
            @Override
            public void onSuccess(@NonNull Task<Void> task) {
                // Success.
            }
        });

Kotlin

val downloadConditions = DownloadConditions.Builder()
    .requireWifi()
    .build()
RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, downloadConditions)
    .addOnSuccessListener {
        // Success.
    }

Muitos apps iniciam a tarefa de download no código de inicialização, mas você pode fazer isso a qualquer momento antes de precisar usar o modelo.

Criar um rotulador de imagens a partir do modelo

Depois de configurar as origens do modelo, crie um objeto ImageLabeler usando uma delas.

Se você tiver apenas um modelo empacotado localmente, basta criar um rotulador usando o objeto CustomImageLabelerOptions e configurar o limite de pontuação de confiança que você quer exigir. Consulte Avaliar seu modelo:

Java

CustomImageLabelerOptions customImageLabelerOptions = new CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Cloud console
                                   // to determine an appropriate value.
    .build();
ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(customImageLabelerOptions);

Kotlin

val customImageLabelerOptions = CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Cloud console
                                   // to determine an appropriate value.
    .build()
val labeler = ImageLabeling.getClient(customImageLabelerOptions)

Se você tiver um modelo hospedado remotamente, será necessário verificar se foi feito o download dele antes de executá-lo. É possível verificar o status da tarefa de download do modelo usando o método isModelDownloaded() do gerenciador de modelos.

Embora essa confirmação seja necessária apenas antes de executar o rotulador, se você tem um modelo hospedado remotamente e um modelo empacotado localmente, o ideal é fazer a verificação ao instanciar o rotulador de imagens: crie um rotulador usando o modelo remoto se ele tiver sido transferido por download. Caso contrário, use o modelo local.

Java

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

                ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(options);
            }
        });

Kotlin

RemoteModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
    .addOnSuccessListener { isDownloaded ->
        val optionsBuilder =
            if (isDownloaded) {
                CustomImageLabelerOptions.Builder(remoteModel)
            } else {
                CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
            }
        // Evaluate your model in the Cloud console to determine an appropriate threshold.
        val options = optionsBuilder.setConfidenceThreshold(0.0f).build()
        val labeler = ImageLabeling.getClient(options)
}

Se você tiver apenas um modelo hospedado remotamente, desative o recurso relacionado ao modelo (por exemplo, ocultando ou esmaecendo parte da interface) até confirmar que o download do modelo foi concluído. Para fazer isso, anexe um listener ao método download() do gerenciador de modelos:

Java

RemoteModelManager.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

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

2. Preparar a imagem de entrada

Em seguida, para cada imagem que você quer rotular, crie um objeto InputImage usando sua imagem. O rotulador de imagens é executado mais rapidamente quando você usa Bitmap ou, se você usa a API camera2, um YUV_420_888 media.Image. Essas opções são recomendadas quando possível.

Você pode criar InputImage a partir de diferentes origens, cada uma explicada abaixo.

Como usar um media.Image

Para criar um objeto InputImage usando um objeto media.Image, como quando você captura uma imagem da câmera de um dispositivo, transmita o objeto media.Image e a rotação da imagem para InputImage.fromMediaImage().

Se você usar a biblioteca CameraX, as classes OnImageCapturedListener e ImageAnalysis.Analyzer vão calcular o valor de rotação automaticamente.

Kotlin

private class YourImageAnalyzer : ImageAnalysis.Analyzer {
    override fun analyze(imageProxy: ImageProxy?) {
        val mediaImage = imageProxy?.image
        if (mediaImage != null) {
            val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.imageInfo.rotationDegrees)
            // Pass image to an ML Kit Vision API
            // ...
        }
    }
}

Java

private class YourAnalyzer implements ImageAnalysis.Analyzer {

    @Override
    public void analyze(ImageProxy imageProxy) {
        if (imageProxy == null || imageProxy.getImage() == null) {
            return;
        }
        Image mediaImage = imageProxy.getImage();
        InputImage image =
                InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.imageInfo.rotationDegrees);
        // Pass image to an ML Kit Vision API
        // ...
    }
}

Se você não usar uma biblioteca de câmera que ofereça o grau de rotação da imagem, será possível calcular usando o grau de rotação do dispositivo e a orientação do sensor da câmera:

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

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

Em seguida, transmita o objeto media.Image e o valor do grau de rotação para InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)

Java

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

Como usar um URI de arquivo

Para criar um objeto InputImage usando o URI de um arquivo, transmita o contexto do app e o URI do arquivo para InputImage.fromFilePath(). Isso é útil ao usar uma intent ACTION_GET_CONTENT para solicitar que o usuário selecione uma imagem do app de galeria dele.

Kotlin

val image: InputImage
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}

Java

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

Como usar ByteBuffer ou ByteArray

Para criar um objeto InputImage usando um ByteBuffer ou ByteArray, primeiro calcule o grau de rotação da imagem conforme descrito anteriormente para a entrada de media.Image. Em seguida, crie o objeto InputImage com o buffer ou a matriz, com a altura, a largura, o formato de codificação de cores e o grau de rotação da imagem:

Kotlin

val image = InputImage.fromByteBuffer(
        byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)

Java

InputImage image = InputImage.fromByteBuffer(byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);

Como usar um Bitmap

Para criar um objeto InputImage usando um objeto Bitmap, faça a seguinte declaração:

Kotlin

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)

Java

InputImage image = InputImage.fromBitmap(bitmap, rotationDegree);

A imagem é representada por um objeto Bitmap com os graus de rotação.

3. Executar o rotulador de imagens

Para rotular objetos em uma imagem, transmita o objeto image para o método process() do ImageLabeler.

Java

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

Kotlin

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

4. Obter informações sobre os objetos rotulados

Se a operação de rotulagem de imagem for bem-sucedida, uma lista de objetos ImageLabel será transmitida ao listener de êxito. Cada objeto ImageLabel representa algo que foi rotulado na imagem. Você pode conferir a descrição de texto de cada rótulo, a pontuação de confiança da correspondência e o índice da correspondência. Exemplo:

Java

for (ImageLabel label : labels) {
    String text = label.getText();
    float confidence = label.getConfidence();
    int index = label.getIndex();
}

Kotlin

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

Dicas para melhorar o desempenho em tempo real

Caso você queira rotular imagens em um aplicativo em tempo real, siga estas diretrizes para ter as melhores taxas de frames:

  • Limite as chamadas para o rotulador de imagens. Se um novo frame de vídeo estiver disponível enquanto o rotulador de imagens estiver em execução, elimine o frame. Consulte a classe VisionProcessorBase no app de amostra do guia de início rápido para conferir um exemplo.
  • Se você estiver usando a saída do rotulador de imagens para sobrepor elementos gráficos na imagem de entrada, primeiro acesse o resultado e, em seguida, renderize a imagem e a sobreposição em uma única etapa. Ao fazer isso, você renderiza a superfície de exibição apenas uma vez para cada quadro de entrada. Consulte as classes CameraSourcePreview e GraphicOverlay no app de amostra do guia de início rápido para conferir um exemplo.

  • 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.