Android'de özel bir TensorFlow Lite modeli kullanma

Uygulamanız özel TensorFlow Lite modelleri kullanıyorsa modellerinizi dağıtmak için Firebase ML kullanabilirsiniz. Modelleri Firebase ile dağıtarak, uygulamanızın ilk indirme boyutunu azaltabilir ve uygulamanızın yeni bir sürümünü yayınlamadan uygulamanızın makine öğrenimi modellerini güncelleyebilirsiniz. Ayrıca, Remote Config ve A/B Testing ile farklı kullanıcı gruplarına farklı modelleri dinamik olarak sunabilirsiniz.

TensorFlow Lite modelleri

TensorFlow Lite modelleri, mobil cihazlarda çalışacak şekilde optimize edilmiş makine öğrenimi modelleridir. Bir TensorFlow Lite modeli edinmek için:

• Resmi TensorFlow Lite modellerinden biri gibi önceden oluşturulmuş bir model kullanın.
• Bir TensorFlow modelini, Keras modelini veya somut işlevi TensorFlow Lite'a dönüştürün.

Sen başlamadan önce

1. Henüz yapmadıysanız, Firebase'i Android projenize ekleyin .
2. Modül (uygulama düzeyinde) Gradle dosyanızda (genellikle <project>/<app-module>/build.gradle.kts veya <project>/<app-module>/build.gradle ), Firebase ML için bağımlılığı ekleyin model indirici Android kitaplığı. Kitaplık sürüm oluşturmayı kontrol etmek için Firebase Android BoM'yi kullanmanızı öneririz.

   Ayrıca, Firebase ML model indiriciyi kurmanın bir parçası olarak, uygulamanıza TensorFlow Lite SDK'yı eklemeniz gerekir.

   Kotlin+KTX

   dependencies {
       // Import the BoM for the Firebase platform
       implementation(platform("com.google.firebase:firebase-bom:32.3.1"))
   
       // Add the dependency for the Firebase ML model downloader library
       // When using the BoM, you don't specify versions in Firebase library dependencies
       implementation("com.google.firebase:firebase-ml-modeldownloader-ktx")
   
       // Also add the dependency for the TensorFlow Lite library and specify its version
       implementation("org.tensorflow:tensorflow-lite:2.3.0")
   }
   

   Firebase Android BoM'yi kullandığınızda, uygulamanız her zaman Firebase Android kitaplıklarının uyumlu sürümlerini kullanır.

   (Alternatif) BoM kullanmadan Firebase kitaplığı bağımlılıkları ekleyin

   Firebase BoM'yi kullanmamayı seçerseniz, her bir Firebase kitaplığı sürümünü bağımlılık satırında belirtmeniz gerekir.

   Uygulamanızda birden çok Firebase kitaplığı kullanıyorsanız kitaplık sürümlerini yönetmek için tüm sürümlerin uyumlu olmasını sağlayan BoM'yi kullanmanızı kesinlikle öneririz.

   dependencies {
       // Add the dependency for the Firebase ML model downloader library
       // When NOT using the BoM, you must specify versions in Firebase library dependencies
       implementation("com.google.firebase:firebase-ml-modeldownloader-ktx:24.1.3")
   
       // Also add the dependency for the TensorFlow Lite library and specify its version
       implementation("org.tensorflow:tensorflow-lite:2.3.0")
   }
   

   Java

   dependencies {
       // Import the BoM for the Firebase platform
       implementation(platform("com.google.firebase:firebase-bom:32.3.1"))
   
       // Add the dependency for the Firebase ML model downloader library
       // When using the BoM, you don't specify versions in Firebase library dependencies
       implementation("com.google.firebase:firebase-ml-modeldownloader")
   
       // Also add the dependency for the TensorFlow Lite library and specify its version
       implementation("org.tensorflow:tensorflow-lite:2.3.0")
   }
   

   Firebase Android BoM'yi kullandığınızda, uygulamanız her zaman Firebase Android kitaplıklarının uyumlu sürümlerini kullanır.

   (Alternatif) BoM kullanmadan Firebase kitaplığı bağımlılıkları ekleyin

   Firebase BoM'yi kullanmamayı seçerseniz, her bir Firebase kitaplığı sürümünü bağımlılık satırında belirtmeniz gerekir.

   Uygulamanızda birden çok Firebase kitaplığı kullanıyorsanız kitaplık sürümlerini yönetmek için tüm sürümlerin uyumlu olmasını sağlayan BoM'yi kullanmanızı kesinlikle öneririz.

   dependencies {
       // Add the dependency for the Firebase ML model downloader library
       // When NOT using the BoM, you must specify versions in Firebase library dependencies
       implementation("com.google.firebase:firebase-ml-modeldownloader:24.1.3")
   
       // Also add the dependency for the TensorFlow Lite library and specify its version
       implementation("org.tensorflow:tensorflow-lite:2.3.0")
   }
   

3. Uygulamanızın bildiriminde İNTERNET izninin gerekli olduğunu beyan edin:

   <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />

1. Modelinizi dağıtın

Firebase konsolunu veya Firebase Admin Python ve Node.js SDK'larını kullanarak özel TensorFlow modellerinizi devreye alın. Bkz. Özel modelleri dağıtma ve yönetme .

Firebase projenize özel bir model ekledikten sonra, belirttiğiniz adı kullanarak uygulamalarınızda modele başvurabilirsiniz. İstediğiniz zaman yeni bir TensorFlow Lite modelini dağıtabilir ve yeni modeli getModel() öğesini çağırarak kullanıcıların cihazlarına indirebilirsiniz (aşağıya bakın).

2. Modeli cihaza indirin ve bir TensorFlow Lite yorumlayıcısı başlatın

Model indirmeyi başlatmak için, modeli yüklerken atadığınız adı, her zaman en son modeli indirmek isteyip istemediğinizi ve indirmeye hangi koşullar altında izin vermek istediğinizi belirterek model indiricinin getModel() yöntemini çağırın.

Üç indirme davranışı arasından seçim yapabilirsiniz:

Modelin indirildiğini onaylayana kadar, modelle ilgili işlevleri devre dışı bırakmalısınız (örneğin, kullanıcı arabiriminizin bir bölümünü grileştirme veya gizleme).

val conditions = CustomModelDownloadConditions.Builder()
        .requireWifi()  // Also possible: .requireCharging() and .requireDeviceIdle()
        .build()
FirebaseModelDownloader.getInstance()
        .getModel("your_model", DownloadType.LOCAL_MODEL_UPDATE_IN_BACKGROUND,
            conditions)
        .addOnSuccessListener { model: CustomModel? ->
            // Download complete. Depending on your app, you could enable the ML
            // feature, or switch from the local model to the remote model, etc.

            // The CustomModel object contains the local path of the model file,
            // which you can use to instantiate a TensorFlow Lite interpreter.
            val modelFile = model?.file
            if (modelFile != null) {
                interpreter = Interpreter(modelFile)
            }
        }

CustomModelDownloadConditions conditions = new CustomModelDownloadConditions.Builder()
    .requireWifi()  // Also possible: .requireCharging() and .requireDeviceIdle()
    .build();
FirebaseModelDownloader.getInstance()
    .getModel("your_model", DownloadType.LOCAL_MODEL_UPDATE_IN_BACKGROUND, conditions)
    .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<CustomModel>() {
      @Override
      public void onSuccess(CustomModel model) {
        // Download complete. Depending on your app, you could enable the ML
        // feature, or switch from the local model to the remote model, etc.

        // The CustomModel object contains the local path of the model file,
        // which you can use to instantiate a TensorFlow Lite interpreter.
        File modelFile = model.getFile();
        if (modelFile != null) {
            interpreter = new Interpreter(modelFile);
        }
      }
    });

Birçok uygulama, indirme görevini kendi başlatma kodunda başlatır, ancak bunu, modeli kullanmadan önce herhangi bir noktada yapabilirsiniz.

3. Girdi verileri üzerinde çıkarım gerçekleştirin

Modelinizin girdi ve çıktı şekillerini alın

TensorFlow Lite model yorumlayıcısı girdi olarak alır ve bir veya daha fazla çok boyutlu diziyi çıktı olarak üretir. Bu diziler byte , int , long veya float değerleri içerir. Verileri bir modele aktarmadan veya sonucunu kullanmadan önce, modelinizin kullandığı dizilerin sayısını ve boyutlarını ("şekil") bilmeniz gerekir.

Modeli kendiniz oluşturduysanız veya modelin girdi ve çıktı formatı belgelendiyse, bu bilgilere zaten sahip olabilirsiniz. Modelinizin giriş ve çıkışının şeklini ve veri türünü bilmiyorsanız, modelinizi incelemek için TensorFlow Lite yorumlayıcısını kullanabilirsiniz. Örneğin:

import tensorflow as tf

interpreter = tf.lite.Interpreter(model_path="your_model.tflite")
interpreter.allocate_tensors()

# Print input shape and type
inputs = interpreter.get_input_details()
print('{} input(s):'.format(len(inputs)))
for i in range(0, len(inputs)):
    print('{} {}'.format(inputs[i]['shape'], inputs[i]['dtype']))

# Print output shape and type
outputs = interpreter.get_output_details()
print('\n{} output(s):'.format(len(outputs)))
for i in range(0, len(outputs)):
    print('{} {}'.format(outputs[i]['shape'], outputs[i]['dtype']))

1 input(s):
[  1 224 224   3] <class 'numpy.float32'>

1 output(s):
[1 1000] <class 'numpy.float32'>

tercümanı çalıştır

Örneğin, [1 224 224 3] kayan noktalı giriş şekline sahip bir görüntü sınıflandırma modeliniz varsa, aşağıdaki örnekte gösterildiği gibi bir Bitmap nesnesinden bir ByteBuffer girişi oluşturabilirsiniz:

val bitmap = Bitmap.createScaledBitmap(yourInputImage, 224, 224, true)
val input = ByteBuffer.allocateDirect(224*224*3*4).order(ByteOrder.nativeOrder())
for (y in 0 until 224) {
    for (x in 0 until 224) {
        val px = bitmap.getPixel(x, y)

        // Get channel values from the pixel value.
        val r = Color.red(px)
        val g = Color.green(px)
        val b = Color.blue(px)

        // Normalize channel values to [-1.0, 1.0]. This requirement depends on the model.
        // For example, some models might require values to be normalized to the range
        // [0.0, 1.0] instead.
        val rf = (r - 127) / 255f
        val gf = (g - 127) / 255f
        val bf = (b - 127) / 255f

        input.putFloat(rf)
        input.putFloat(gf)
        input.putFloat(bf)
    }
}

Bitmap bitmap = Bitmap.createScaledBitmap(yourInputImage, 224, 224, true);
ByteBuffer input = ByteBuffer.allocateDirect(224 * 224 * 3 * 4).order(ByteOrder.nativeOrder());
for (int y = 0; y < 224; y++) {
    for (int x = 0; x < 224; x++) {
        int px = bitmap.getPixel(x, y);

        // Get channel values from the pixel value.
        int r = Color.red(px);
        int g = Color.green(px);
        int b = Color.blue(px);

        // Normalize channel values to [-1.0, 1.0]. This requirement depends
        // on the model. For example, some models might require values to be
        // normalized to the range [0.0, 1.0] instead.
        float rf = (r - 127) / 255.0f;
        float gf = (g - 127) / 255.0f;
        float bf = (b - 127) / 255.0f;

        input.putFloat(rf);
        input.putFloat(gf);
        input.putFloat(bf);
    }
}

Ardından, modelin çıktısını içerecek kadar büyük bir ByteBuffer ayırın ve girdi arabelleğini ve çıktı arabelleğini TensorFlow Lite yorumlayıcısının run() yöntemine iletin. Örneğin, [1 1000] kayan noktalı değerlerden oluşan bir çıktı şekli için:

val bufferSize = 1000 * java.lang.Float.SIZE / java.lang.Byte.SIZE
val modelOutput = ByteBuffer.allocateDirect(bufferSize).order(ByteOrder.nativeOrder())
interpreter?.run(input, modelOutput)

int bufferSize = 1000 * java.lang.Float.SIZE / java.lang.Byte.SIZE;
ByteBuffer modelOutput = ByteBuffer.allocateDirect(bufferSize).order(ByteOrder.nativeOrder());
interpreter.run(input, modelOutput);

Çıktıyı nasıl kullandığınız, kullandığınız modele bağlıdır.

Örneğin, sınıflandırma yapıyorsanız sonraki adım olarak sonucun dizinlerini temsil ettikleri etiketlerle eşleyebilirsiniz:

modelOutput.rewind()
val probabilities = modelOutput.asFloatBuffer()
try {
    val reader = BufferedReader(
            InputStreamReader(assets.open("custom_labels.txt")))
    for (i in probabilities.capacity()) {
        val label: String = reader.readLine()
        val probability = probabilities.get(i)
        println("$label: $probability")
    }
} catch (e: IOException) {
    // File not found?
}

modelOutput.rewind();
FloatBuffer probabilities = modelOutput.asFloatBuffer();
try {
    BufferedReader reader = new BufferedReader(
            new InputStreamReader(getAssets().open("custom_labels.txt")));
    for (int i = 0; i < probabilities.capacity(); i++) {
        String label = reader.readLine();
        float probability = probabilities.get(i);
        Log.i(TAG, String.format("%s: %1.4f", label, probability));
    }
} catch (IOException e) {
    // File not found?
}

Ek: Model güvenliği

TensorFlow Lite modellerinizi Firebase ML'ye nasıl sunduğunuzdan bağımsız olarak, Firebase ML bunları yerel depolamada standart seri hale getirilmiş protobuf biçiminde saklar.

Teorik olarak bu, herkesin modelinizi kopyalayabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, pratikte çoğu model, uygulamaya o kadar özeldir ve optimizasyonlarla karmaşıktır ki, kodunuzu parçalarına ayırıp yeniden kullanan rakiplerin riskine benzer. Yine de, uygulamanızda özel bir model kullanmadan önce bu riskin farkında olmalısınız.

Android API seviye 21 (Lollipop) ve daha yeni sürümlerde model, otomatik yedeklemenin dışında bırakılan bir dizine indirilir.

Android API düzeyi 20 ve daha eski sürümlerde model, uygulamaya özel dahili depolamada com.google.firebase.ml.custom.models adlı bir dizine indirilir. BackupAgent kullanarak dosya yedeklemeyi etkinleştirdiyseniz, bu dizini hariç tutmayı seçebilirsiniz.