Gắn nhãn hình ảnh bằng mô hình được huấn luyện bằng AutoML trên các nền tảng của Apple

Sau khi huấn luyện mô hình của riêng mình bằng AutoML Vision Edge, bạn có thể sử dụng mô hình đó trong ứng dụng để gắn nhãn cho hình ảnh.

Có hai cách để tích hợp các mô hình được huấn luyện từ AutoML Vision Edge. Bạn có thể gói mô hình bằng cách sao chép các tệp của mô hình vào dự án Xcode hoặc có thể tải xuống tự động từ Firebase.

Trước khi bắt đầu

1. Thêm các thư viện Bộ công cụ học máy vào Podfile của bạn:

   Để nhóm mô hình với ứng dụng của bạn:

   pod 'GoogleMLKit/ImageLabelingCustom'
   

   Để tải một mô hình xuống một cách linh động từ Firebase, hãy thêm phần phụ thuộc LinkFirebase:

   pod 'GoogleMLKit/ImageLabelingCustom'
   pod 'GoogleMLKit/LinkFirebase'
   

2. Sau khi bạn cài đặt hoặc cập nhật Nhóm của dự án, hãy mở dự án Xcode bằng cách sử dụng .xcworkspace của dự án. Bộ công cụ học máy được hỗ trợ trong Xcode phiên bản 12.2 trở lên.

3. Nếu muốn tải một mô hình xuống, hãy nhớ thêm Firebase vào dự án Android của bạn (nếu bạn chưa thêm). Đây là việc không bắt buộc khi bạn gói mô hình.

1. Tải mô hình

Định cấu hình nguồn mô hình cục bộ

Cách đóng gói mô hình với ứng dụng:

1. Trích xuất mô hình và siêu dữ liệu của mô hình từ tệp lưu trữ zip mà bạn đã tải xuống từ bảng điều khiển của Firebase vào một thư mục:

   your_model_directory
     |____dict.txt
     |____manifest.json
     |____model.tflite
   

   Cả 3 tệp phải nằm trong cùng một thư mục. Bạn nên sử dụng các tệp khi đã tải xuống mà không sửa đổi (bao gồm cả tên tệp).

2. Hãy sao chép thư mục đó vào dự án Xcode của bạn, nhớ chọn Tạo tài liệu tham chiếu thư mục khi thực hiện việc này. Tệp mô hình và siêu dữ liệu sẽ được đưa vào gói ứng dụng và được cung cấp cho Bộ công cụ học máy.

3. Tạo đối tượng LocalModel, chỉ định đường dẫn đến tệp kê khai của mô hình:

   Swift

   guard let manifestPath = Bundle.main.path(
       forResource: "manifest",
       ofType: "json",
       inDirectory: "your_model_directory"
   ) else { return true }
   let localModel = LocalModel(manifestPath: manifestPath)
   

   Objective-C

   NSString *manifestPath =
       [NSBundle.mainBundle pathForResource:@"manifest"
                                     ofType:@"json"
                                inDirectory:@"your_model_directory"];
   MLKLocalModel *localModel =
       [[MLKLocalModel alloc] initWithManifestPath:manifestPath];
   

Định cấu hình nguồn mô hình được lưu trữ trên Firebase

Để sử dụng mô hình được lưu trữ từ xa, hãy tạo một đối tượng CustomRemoteModel, chỉ định tên mà bạn đã chỉ định cho mô hình khi xuất bản:

// Initialize the model source with the name you assigned in
// the Firebase console.
let remoteModelSource = FirebaseModelSource(name: "your_remote_model")
let remoteModel = CustomRemoteModel(remoteModelSource: remoteModelSource)

// Initialize the model source with the name you assigned in
// the Firebase console.
MLKFirebaseModelSource *firebaseModelSource =
    [[MLKFirebaseModelSource alloc] initWithName:@"your_remote_model"];
MLKCustomRemoteModel *remoteModel =
    [[MLKCustomRemoteModel alloc] initWithRemoteModelSource:firebaseModelSource];

Sau đó, hãy bắt đầu tác vụ tải mô hình xuống, chỉ định các điều kiện mà bạn muốn cho phép tải xuống. Nếu mô hình không có trên thiết bị hoặc nếu có phiên bản mới hơn của mô hình, tác vụ sẽ tải xuống không đồng bộ mô hình từ Firebase:

let downloadConditions = ModelDownloadConditions(
  allowsCellularAccess: true,
  allowsBackgroundDownloading: true
)

let downloadProgress = ModelManager.modelManager().download(
  remoteModel,
  conditions: downloadConditions
)

MLKModelDownloadConditions *downloadConditions =
    [[MLKModelDownloadConditions alloc] initWithAllowsCellularAccess:YES
                                         allowsBackgroundDownloading:YES];

NSProgress *downloadProgress =
    [[MLKModelManager modelManager] downloadRemoteModel:remoteModel
                                             conditions:downloadConditions];

Nhiều ứng dụng bắt đầu tác vụ tải xuống trong mã khởi chạy, nhưng bạn có thể làm vậy bất cứ lúc nào trước khi cần sử dụng mô hình.

Tạo công cụ gắn nhãn hình ảnh từ mô hình của bạn

Sau khi bạn định cấu hình các nguồn mô hình, hãy tạo một đối tượng ImageLabeler từ một trong các nguồn đó.

Nếu chỉ có mô hình được gói cục bộ, bạn chỉ cần tạo trình gắn nhãn từ đối tượng LocalModel và định cấu hình ngưỡng điểm số tin cậy mà bạn muốn yêu cầu (xem phần Đánh giá mô hình):

let options = CustomImageLabelerOptions(localModel: localModel)
options.confidenceThreshold = NSNumber(value: 0.0)  // Evaluate your model in the Cloud console
                                                    // to determine an appropriate value.
let imageLabeler = ImageLabeler.imageLabeler(options)

CustomImageLabelerOptions *options =
    [[CustomImageLabelerOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
options.confidenceThreshold = @(0.0f);  // Evaluate your model in the Cloud console
                                        // to determine an appropriate value.
MLKImageLabeler *imageLabeler =
    [MLKImageLabeler imageLabelerWithOptions:options];

Nếu có một mô hình được lưu trữ từ xa, bạn sẽ phải kiểm tra xem mô hình đó đã được tải xuống hay chưa trước khi chạy. Bạn có thể kiểm tra trạng thái của tác vụ tải mô hình xuống bằng phương thức isModelDownloaded(remoteModel:) của trình quản lý mô hình.

Mặc dù bạn chỉ phải xác nhận điều này trước khi chạy trình gắn nhãn, nhưng nếu có cả mô hình được lưu trữ từ xa và mô hình được gói cục bộ, thì bạn nên thực hiện bước kiểm tra này khi tạo thực thể cho ImageLabeler: tạo một trình gắn nhãn từ mô hình từ xa nếu mô hình đã được tải xuống và từ mô hình cục bộ.

var options: CustomImageLabelerOptions
if (ModelManager.modelManager().isModelDownloaded(remoteModel)) {
  options = CustomImageLabelerOptions(remoteModel: remoteModel)
} else {
  options = CustomImageLabelerOptions(localModel: localModel)
}
options.confidenceThreshold = NSNumber(value: 0.0)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                    // to determine an appropriate value.
let imageLabeler = ImageLabeler.imageLabeler(options: options)

MLKCustomImageLabelerOptions *options;
if ([[MLKModelManager modelManager] isModelDownloaded:remoteModel]) {
  options = [[MLKCustomImageLabelerOptions alloc] initWithRemoteModel:remoteModel];
} else {
  options = [[MLKCustomImageLabelerOptions alloc] initWithLocalModel:localModel];
}
options.confidenceThreshold = @(0.0f);  // Evaluate your model in the Firebase console
                                        // to determine an appropriate value.
MLKImageLabeler *imageLabeler =
    [MLKImageLabeler imageLabelerWithOptions:options];

Nếu chỉ có một mô hình được lưu trữ từ xa, bạn nên tắt chức năng liên quan đến mô hình đó (ví dụ: chuyển sang màu xám hoặc ẩn một phần giao diện người dùng) cho đến khi bạn xác nhận mô hình đã được tải xuống.

Bạn có thể biết trạng thái tải mô hình xuống bằng cách đính kèm đối tượng tiếp nhận dữ liệu vào Trung tâm thông báo mặc định. Hãy nhớ sử dụng tệp tham chiếu yếu đến self trong khối đối tượng tiếp nhận dữ liệu, vì quá trình tải xuống có thể mất một chút thời gian và đối tượng gốc có thể được giải phóng trước khi quá trình tải xuống hoàn tất. Ví dụ:

NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: .mlkitMLModelDownloadDidSucceed,
    object: nil,
    queue: nil
) { [weak self] notification in
    guard let strongSelf = self,
        let userInfo = notification.userInfo,
        let model = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.remoteModel.rawValue]
            as? RemoteModel,
        model.name == "your_remote_model"
        else { return }
    // The model was downloaded and is available on the device
}

NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: .mlkitMLModelDownloadDidFail,
    object: nil,
    queue: nil
) { [weak self] notification in
    guard let strongSelf = self,
        let userInfo = notification.userInfo,
        let model = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.remoteModel.rawValue]
            as? RemoteModel
        else { return }
    let error = userInfo[ModelDownloadUserInfoKey.error.rawValue]
    // ...
}

__weak typeof(self) weakSelf = self;

[NSNotificationCenter.defaultCenter
    addObserverForName:MLKModelDownloadDidSucceedNotification
                object:nil
                 queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *_Nonnull note) {
              if (weakSelf == nil | note.userInfo == nil) {
                return;
              }
              __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;

              MLKRemoteModel *model = note.userInfo[MLKModelDownloadUserInfoKeyRemoteModel];
              if ([model.name isEqualToString:@"your_remote_model"]) {
                // The model was downloaded and is available on the device
              }
            }];

[NSNotificationCenter.defaultCenter
    addObserverForName:MLKModelDownloadDidFailNotification
                object:nil
                 queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *_Nonnull note) {
              if (weakSelf == nil | note.userInfo == nil) {
                return;
              }
              __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;

              NSError *error = note.userInfo[MLKModelDownloadUserInfoKeyError];
            }];

2. Chuẩn bị hình ảnh đầu vào

Tạo đối tượng VisionImage bằng UIImage hoặc CMSampleBufferRef.

Nếu bạn sử dụng UIImage, hãy làm theo các bước sau:

• Tạo đối tượng VisionImage bằng UIImage. Hãy nhớ chỉ định đúng .orientation.

  Swift

  let image = VisionImage(image: uiImage)
  visionImage.orientation = image.imageOrientation

  Objective-C

  MLKVisionImage *visionImage = [[MLKVisionImage alloc] initWithImage:image];
  visionImage.orientation = image.imageOrientation;

Nếu bạn sử dụng CMSampleBufferRef, hãy làm theo các bước sau:

• Chỉ định hướng của dữ liệu hình ảnh có trong vùng đệm CMSampleBufferRef.

  Cách lấy hướng ảnh:

  Swift

  func imageOrientation(
    deviceOrientation: UIDeviceOrientation,
    cameraPosition: AVCaptureDevice.Position
  ) -> UIImage.Orientation {
    switch deviceOrientation {
    case .portrait:
      return cameraPosition == .front ? .leftMirrored : .right
    case .landscapeLeft:
      return cameraPosition == .front ? .downMirrored : .up
    case .portraitUpsideDown:
      return cameraPosition == .front ? .rightMirrored : .left
    case .landscapeRight:
      return cameraPosition == .front ? .upMirrored : .down
    case .faceDown, .faceUp, .unknown:
      return .up
    }
  }
        

  Objective-C

  - (UIImageOrientation)
    imageOrientationFromDeviceOrientation:(UIDeviceOrientation)deviceOrientation
                           cameraPosition:(AVCaptureDevicePosition)cameraPosition {
    switch (deviceOrientation) {
      case UIDeviceOrientationPortrait:
        return position == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationLeftMirrored
                                                        : UIImageOrientationRight;
  
      case UIDeviceOrientationLandscapeLeft:
        return position == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationDownMirrored
                                                        : UIImageOrientationUp;
      case UIDeviceOrientationPortraitUpsideDown:
        return position == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationRightMirrored
                                                        : UIImageOrientationLeft;
      case UIDeviceOrientationLandscapeRight:
        return position == AVCaptureDevicePositionFront ? UIImageOrientationUpMirrored
                                                        : UIImageOrientationDown;
      case UIDeviceOrientationUnknown:
      case UIDeviceOrientationFaceUp:
      case UIDeviceOrientationFaceDown:
        return UIImageOrientationUp;
    }
  }
        

• Tạo đối tượng VisionImage bằng cách sử dụng đối tượng và hướng CMSampleBufferRef:

  Swift

  let image = VisionImage(buffer: sampleBuffer)
  image.orientation = imageOrientation(
    deviceOrientation: UIDevice.current.orientation,
    cameraPosition: cameraPosition)

  Objective-C

   MLKVisionImage *image = [[MLKVisionImage alloc] initWithBuffer:sampleBuffer];
   image.orientation =
     [self imageOrientationFromDeviceOrientation:UIDevice.currentDevice.orientation
                                  cameraPosition:cameraPosition];

3. Chạy công cụ gắn nhãn hình ảnh

Không đồng bộ:

imageLabeler.process(image) { labels, error in
    guard error == nil, let labels = labels, !labels.isEmpty else {
        // Handle the error.
        return
    }
    // Show results.
}

[imageLabeler
    processImage:image
      completion:^(NSArray<MLKImageLabel *> *_Nullable labels,
                   NSError *_Nullable error) {
        if (label.count == 0) {
            // Handle the error.
            return;
        }
        // Show results.
     }];

Đồng bộ:

var labels: [ImageLabel]
do {
    labels = try imageLabeler.results(in: image)
} catch let error {
    // Handle the error.
    return
}
// Show results.

NSError *error;
NSArray<MLKImageLabel *> *labels =
    [imageLabeler resultsInImage:image error:&error];
// Show results or handle the error.

4. Nhận thông tin về đối tượng được gắn nhãn

Nếu thao tác gắn nhãn hình ảnh thành công, thao tác này sẽ trả về một mảng ImageLabel. Mỗi ImageLabel đại diện cho một nội dung được gắn nhãn trong hình ảnh. Bạn có thể lấy nội dung mô tả văn bản của từng nhãn (nếu có trong siêu dữ liệu của tệp mô hình TensorFlow Lite), điểm tin cậy và chỉ số. Ví dụ:

for label in labels {
  let labelText = label.text
  let confidence = label.confidence
  let index = label.index
}

for (MLKImageLabel *label in labels) {
  NSString *labelText = label.text;
  float confidence = label.confidence;
  NSInteger index = label.index;
}

Mẹo cải thiện hiệu suất theo thời gian thực

Nếu bạn muốn gắn nhãn cho hình ảnh trong một ứng dụng theo thời gian thực, hãy làm theo các nguyên tắc sau để đạt được tốc độ khung hình tốt nhất:

• Điều tiết lệnh gọi đến trình phát hiện. Nếu có một khung hình video mới trong khi trình phát hiện đang chạy, hãy bỏ khung hình đó.
• Nếu bạn đang sử dụng đầu ra của trình phát hiện để phủ đồ hoạ lên hình ảnh đầu vào, trước tiên hãy nhận kết quả, sau đó kết xuất hình ảnh và lớp phủ trong một bước duy nhất. Nhờ vậy, bạn chỉ kết xuất lên giao diện hiển thị một lần cho mỗi khung nhập. Hãy xem các lớp previewOverlayView và FIRDetectionOverlayView trong ứng dụng mẫu giới thiệu để làm ví dụ.