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在 Android 上使用 Firebase Auth 和 Firebase Functions,安全地通过 Cloud Vision 识别图片中的文本

如需从应用中调用 Google Cloud API,您需要创建一个中间 REST API 来处理授权并保护 API 密钥等密钥值。然后,您需要在移动应用中编写代码,用于向此中间服务进行身份验证并与其通信。

创建此 REST API 的其中一个方法是使用 Firebase Authentication 和 Firebase Functions,这样您便有了一个连接到 Google Cloud API 的代管式无服务器网关来处理身份验证,而且您可以通过预构建的 SDK 从自己的移动应用中调用此网关。

本指南演示了如何使用此方法从应用中调用 Cloud Vision API。此方法将允许所有通过身份验证的用户通过您的 Cloud 项目访问 Cloud Vision 收费服务,因此请考虑这种身份验证机制是否足以满足您的使用场景,然后再继续后续操作。

准备工作

配置您的项目

  1. 将 Firebase 添加到您的 Android 项目(如果尚未添加)。
  2. 如果您尚未为项目启用云端 API,请立即完成以下操作:

    1. 打开 Firebase 控制台的 Firebase ML API 页面
    2. 如果您尚未将项目升级到 Blaze 定价方案,请点击升级以执行此操作。(只有在您的项目未采用 Blaze 方案时,系统才会提示您进行升级。)

      只有 Blaze 级项目才能使用基于 Cloud 的 API。

    3. 如果尚未启用基于 Cloud 的 API,请点击启用基于 Cloud 的 API
  3. 配置您现有的 Firebase API 密钥以禁止访问 Cloud Vision API:
    1. 打开 Cloud Console 中的凭据页面。
    2. 对于列表中的每个 API 密钥,打开修改视图,然后在“密钥限制”部分中,向列表中添加除了 Cloud Vision API 之外的所有 API

部署 Callable 函数

接下来,部署将用于衔接您的应用与 Cloud Vision API 的 Cloud Functions 函数。functions-samples 代码库包含一个您可以使用的示例。

默认情况下,通过此函数访问 Cloud Vision API 将仅允许通过身份验证的应用用户访问 Cloud Vision API。您可以根据不同的要求修改该函数。

如需部署函数,请执行以下操作:

  1. 克隆或下载 functions-samples 代码库并切换到 vision-annotate-image 目录:
    git clone https://github.com/firebase/functions-samples
    cd vision-annotate-image
    
  2. 安装依赖项:
    cd functions
    npm install
    cd ..
    
  3. 如果您没有 Firebase CLI,请予以安装
  4. vision-annotate-image 目录中初始化 Firebase 项目:收到提示时,请从列表中选择您的项目。
    firebase init
  5. 部署函数:
    firebase deploy --only functions:annotateImage

将 Firebase Auth 添加到您的应用

上面部署的 Callable 函数将拒绝未经身份验证的应用用户的任何请求。如果您尚未 将 Firebase Auth 添加到您的应用,则需要执行此操作。

为应用添加必要的依赖项

  • 将 Android 版 Firebase Functions 库和 Gson 库的依赖项添加到您的模块(应用级)Gradle 文件(通常为 app/build.gradle):
    implementation 'com.google.firebase:firebase-functions:20.0.1'
    implementation 'com.google.code.gson:gson:2.8.6'
    
  • 现在,您可以开始识别图片中的文本了。

    1.准备输入图片

    为了调用 Cloud Vision,图片的格式必须为 base64 编码字符串。如需处理保存的文件 URI 中的图片,请执行以下操作:
    1. Bitmap 对象的形式获取图片:

      Java

      Bitmap bitmap = MediaStore.Images.Media.getBitmap(getContentResolver(), uri);

      Kotlin+KTX

      var bitmap: Bitmap = MediaStore.Images.Media.getBitmap(contentResolver, uri)
    2. (可选)缩小图片以节省带宽。请参阅 Cloud Vision 推荐的图片大小

      Java

      private Bitmap scaleBitmapDown(Bitmap bitmap, int maxDimension) {
          int originalWidth = bitmap.getWidth();
          int originalHeight = bitmap.getHeight();
          int resizedWidth = maxDimension;
          int resizedHeight = maxDimension;
      
          if (originalHeight > originalWidth) {
              resizedHeight = maxDimension;
              resizedWidth = (int) (resizedHeight * (float) originalWidth / (float) originalHeight);
          } else if (originalWidth > originalHeight) {
              resizedWidth = maxDimension;
              resizedHeight = (int) (resizedWidth * (float) originalHeight / (float) originalWidth);
          } else if (originalHeight == originalWidth) {
              resizedHeight = maxDimension;
              resizedWidth = maxDimension;
          }
          return Bitmap.createScaledBitmap(bitmap, resizedWidth, resizedHeight, false);
      }

      Kotlin+KTX

      private fun scaleBitmapDown(bitmap: Bitmap, maxDimension: Int): Bitmap {
          val originalWidth = bitmap.width
          val originalHeight = bitmap.height
          var resizedWidth = maxDimension
          var resizedHeight = maxDimension
          if (originalHeight > originalWidth) {
              resizedHeight = maxDimension
              resizedWidth =
                      (resizedHeight * originalWidth.toFloat() / originalHeight.toFloat()).toInt()
          } else if (originalWidth > originalHeight) {
              resizedWidth = maxDimension
              resizedHeight =
                      (resizedWidth * originalHeight.toFloat() / originalWidth.toFloat()).toInt()
          } else if (originalHeight == originalWidth) {
              resizedHeight = maxDimension
              resizedWidth = maxDimension
          }
          return Bitmap.createScaledBitmap(bitmap, resizedWidth, resizedHeight, false)
      }

      Java

      // Scale down bitmap size
      bitmap = scaleBitmapDown(bitmap, 640);

      Kotlin+KTX

      // Scale down bitmap size
      bitmap = scaleBitmapDown(bitmap, 640)
    3. 将位图对象转换为 base64 编码的字符串:

      Java

      // Convert bitmap to base64 encoded string
      ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
      bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 100, byteArrayOutputStream);
      byte[] imageBytes = byteArrayOutputStream.toByteArray();
      String base64encoded = Base64.encodeToString(imageBytes, Base64.NO_WRAP);

      Kotlin+KTX

      // Convert bitmap to base64 encoded string
      val byteArrayOutputStream = ByteArrayOutputStream()
      bitmap.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 100, byteArrayOutputStream)
      val imageBytes: ByteArray = byteArrayOutputStream.toByteArray()
      val base64encoded = Base64.encodeToString(imageBytes, Base64.NO_WRAP)
    4. Bitmap 对象表示的图片必须保持竖直,不需要额外的旋转。

    2. 调用 Callable 函数来识别文本

    要识别图片中的文本,请调用传递 JSON Cloud Vision 请求的 Callable 函数。

    1. 首先,初始化 Cloud Functions 的一个实例:

      Java

      private FirebaseFunctions mFunctions;
      // ...
      mFunctions = FirebaseFunctions.getInstance();
      

      Kotlin+KTX

      private lateinit var functions: FirebaseFunctions
      // ...
      functions = Firebase.functions
      
    2. 定义调用函数的方法:

      Java

      private Task<JsonElement> annotateImage(String requestJson) {
          return mFunctions
                  .getHttpsCallable("annotateImage")
                  .call(requestJson)
                  .continueWith(new Continuation<HttpsCallableResult, JsonElement>() {
                      @Override
                      public JsonElement then(@NonNull Task<HttpsCallableResult> task) {
                          // This continuation runs on either success or failure, but if the task
                          // has failed then getResult() will throw an Exception which will be
                          // propagated down.
                          return JsonParser.parseString(new Gson().toJson(task.getResult().getData()));
                      }
                  });
      }
      

      Kotlin+KTX

      private fun annotateImage(requestJson: String): Task<JsonElement> {
          return functions
                  .getHttpsCallable("annotateImage")
                  .call(requestJson)
                  .continueWith { task ->
                      // This continuation runs on either success or failure, but if the task
                      // has failed then result will throw an Exception which will be
                      // propagated down.
                      val result = task.result?.data
                      JsonParser.parseString(Gson().toJson(result))
                  }
      }
      
    3. 创建 JSON 请求。Cloud Vision API 支持两种文本检测类型TEXT_DETECTIONDOCUMENT_TEXT_DETECTION。如需了解这两种使用场景之间的差异,请参阅 Cloud Vision OCR 文档

      Java

      // Create json request to cloud vision
      JsonObject request = new JsonObject();
      // Add image to request
      JsonObject image = new JsonObject();
      image.add("content", new JsonPrimitive(base64encoded));
      request.add("image", image);
      //Add features to the request
      JsonObject feature = new JsonObject();
      feature.add("type", new JsonPrimitive("TEXT_DETECTION"));
      // Alternatively, for DOCUMENT_TEXT_DETECTION:
      //feature.add("type", new JsonPrimitive("DOCUMENT_TEXT_DETECTION"));
      JsonArray features = new JsonArray();
      features.add(feature);
      request.add("features", features);
      

      Kotlin+KTX

      // Create json request to cloud vision
      val request = JsonObject()
      // Add image to request
      val image = JsonObject()
      image.add("content", JsonPrimitive(base64encoded))
      request.add("image", image)
      //Add features to the request
      val feature = JsonObject()
      feature.add("type", JsonPrimitive("TEXT_DETECTION"))
      // Alternatively, for DOCUMENT_TEXT_DETECTION:
      // feature.add("type", JsonPrimitive("DOCUMENT_TEXT_DETECTION"))
      val features = JsonArray()
      features.add(feature)
      request.add("features", features)
      

      可以选择提供语言提示来协助检测语言(请参阅支持的语言):

      Java

      JsonObject imageContext = new JsonObject();
      JsonArray languageHints = new JsonArray();
      languageHints.add("en");
      imageContext.add("languageHints", languageHints);
      request.add("imageContext", imageContext);
      

      Kotlin+KTX

      val imageContext = JsonObject()
      val languageHints = JsonArray()
      languageHints.add("en")
      imageContext.add("languageHints", languageHints)
      request.add("imageContext", imageContext)
      
    4. 最后,调用函数:

      Java

      annotateImage(request.toString())
              .addOnCompleteListener(new OnCompleteListener<JsonElement>() {
                  @Override
                  public void onComplete(@NonNull Task<JsonElement> task) {
                      if (!task.isSuccessful()) {
                          // Task failed with an exception
                          // ...
                      } else {
                          // Task completed successfully
                          // ...
                      }
                  }
              });
      

      Kotlin+KTX

      annotateImage(request.toString())
              .addOnCompleteListener { task ->
                  if (!task.isSuccessful) {
                      // Task failed with an exception
                      // ...
                  } else {
                      // Task completed successfully
                      // ...
                  }
              }
      

    3.从识别出的文本块中提取文本

    如果文本识别操作成功,任务结果中将返回一个 BatchAnnotateImagesResponse JSON 响应。文本注释可在 fullTextAnnotation 对象中找到。

    您可以在 text 字段中获取字符串形式的识别出的文本。例如:

    Java

    JsonObject annotation = task.getResult().getAsJsonArray().get(0).getAsJsonObject().get("fullTextAnnotation").getAsJsonObject();
    System.out.format("%nComplete annotation:%n");
    System.out.format("%s%n", annotation.get("text").getAsString());
    

    Kotlin+KTX

    val annotation = task.result!!.asJsonArray[0].asJsonObject["fullTextAnnotation"].asJsonObject
    System.out.format("%nComplete annotation:")
    System.out.format("%n%s", annotation["text"].asString)
    

    您还可以获取图片区域特有的信息。对于每个 blockparagraphwordsymbol,您可以获取区域中识别出的文本以及该区域的边界坐标。例如:

    Java

    for (JsonElement page : annotation.get("pages").getAsJsonArray()) {
        StringBuilder pageText = new StringBuilder();
        for (JsonElement block : page.getAsJsonObject().get("blocks").getAsJsonArray()) {
            StringBuilder blockText = new StringBuilder();
            for (JsonElement para : block.getAsJsonObject().get("paragraphs").getAsJsonArray()) {
                StringBuilder paraText = new StringBuilder();
                for (JsonElement word : para.getAsJsonObject().get("words").getAsJsonArray()) {
                    StringBuilder wordText = new StringBuilder();
                    for (JsonElement symbol : word.getAsJsonObject().get("symbols").getAsJsonArray()) {
                        wordText.append(symbol.getAsJsonObject().get("text").getAsString());
                        System.out.format("Symbol text: %s (confidence: %f)%n", symbol.getAsJsonObject().get("text").getAsString(), symbol.getAsJsonObject().get("confidence").getAsFloat());
                    }
                    System.out.format("Word text: %s (confidence: %f)%n%n", wordText.toString(), word.getAsJsonObject().get("confidence").getAsFloat());
                    System.out.format("Word bounding box: %s%n", word.getAsJsonObject().get("boundingBox"));
                    paraText.append(wordText.toString()).append(" ");
                }
                System.out.format("%nParagraph:%n%s%n", paraText);
                System.out.format("Paragraph bounding box: %s%n", para.getAsJsonObject().get("boundingBox"));
                System.out.format("Paragraph Confidence: %f%n", para.getAsJsonObject().get("confidence").getAsFloat());
                blockText.append(paraText);
            }
            pageText.append(blockText);
        }
    }
    

    Kotlin+KTX

    for (page in annotation["pages"].asJsonArray) {
        var pageText = ""
        for (block in page.asJsonObject["blocks"].asJsonArray) {
            var blockText = ""
            for (para in block.asJsonObject["paragraphs"].asJsonArray) {
                var paraText = ""
                for (word in para.asJsonObject["words"].asJsonArray) {
                    var wordText = ""
                    for (symbol in word.asJsonObject["symbols"].asJsonArray) {
                        wordText += symbol.asJsonObject["text"].asString
                        System.out.format("Symbol text: %s (confidence: %f)%n",
                            symbol.asJsonObject["text"].asString, symbol.asJsonObject["confidence"].asFloat)
                    }
                    System.out.format("Word text: %s (confidence: %f)%n%n", wordText,
                        word.asJsonObject["confidence"].asFloat)
                    System.out.format("Word bounding box: %s%n", word.asJsonObject["boundingBox"])
                    paraText = String.format("%s%s ", paraText, wordText)
                }
                System.out.format("%nParagraph: %n%s%n", paraText)
                System.out.format("Paragraph bounding box: %s%n", para.asJsonObject["boundingBox"])
                System.out.format("Paragraph Confidence: %f%n", para.asJsonObject["confidence"].asFloat)
                blockText += paraText
            }
            pageText += blockText
        }
    }