Android에서 ML Kit를 사용하여 얼굴 인식

ML Kit를 사용하여 이미지 및 동영상 속 얼굴을 인식할 수 있습니다.

시작하기 전에

  1. 먼저 Android 프로젝트에 Firebase를 추가합니다.
  2. 모듈(앱 수준) Gradle 파일(일반적으로 app/build.gradle)에 ML Kit Android 라이브러리의 종속 항목을 추가합니다.
    apply plugin: 'com.android.application'
apply plugin: 'com.google.gms.google-services'

dependencies {
  // ...

  implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision:24.0.3'
  // If you want to detect face contours (landmark detection and classification
  // don't require this additional model):
  implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision-face-model:20.0.1'
}
  3. 선택사항(권장): Play 스토어에서 앱을 설치한 후 기기에 ML 모델을 자동으로 다운로드하도록 앱을 구성합니다.

    이를 위해 다음 선언을 앱의 AndroidManifest.xml 파일에 추가합니다.

    <application ...>
  ...
  <meta-data
      android:name="com.google.firebase.ml.vision.DEPENDENCIES"
      android:value="face" />
  <!-- To use multiple models: android:value="face,model2,model3" -->
</application>
     설치 시 모델 다운로드를 사용 설정하지 않으면 인식기를 처음 실행할 때 모델이 다운로드됩니다. 다운로드가 완료되기 전에 요청하면 결과가 나오지 않습니다.

입력 이미지 가이드라인

ML Kit가 얼굴을 정확하게 인식하려면 입력 이미지에 충분한 픽셀 데이터로 표시된 얼굴이 있어야 합니다. 일반적으로 이미지에서 인식하려는 얼굴은 100x100 픽셀 이상이어야 합니다. 얼굴 윤곽을 인식하려는 경우 ML Kit에는 더 높은 해상도의 입력이 필요합니다. 얼굴 각각이 200x200 픽셀 이상이어야 합니다.

실시간 애플리케이션에서 얼굴을 인식하는 경우 입력 이미지의 전체 크기를 고려해야 할 수도 있습니다. 이미지 크기가 작을수록 더 빠르게 처리될 수 있으므로 지연 시간을 줄이려면 위의 정확도 요구사항에 유의하여 가능한 낮은 해상도에서 이미지를 캡처하고 가능한 한 얼굴이 이미지의 많은 부분을 차지하도록 합니다. 또한 실시간 성능 향상을 위한 팁도 참조하세요.

이미지 초점이 잘 맞지 않으면 정확도가 저하될 수 있습니다. 허용 가능한 수준의 결과를 얻지 못하는 경우 사용자에게 이미지를 다시 캡처하도록 요청합니다.

카메라를 기준으로 한 얼굴의 방향은 ML Kit에서 인식하는 얼굴 형태에 영향을 미칠 수 있습니다. 얼굴 인식 개념을 참조하세요.

1. 얼굴 인식기 구성

이미지에 얼굴 인식 기능을 적용하기 전에 얼굴 인식기의 기본 설정을 변경하려면 FirebaseVisionFaceDetectorOptions 객체를 사용하여 설정을 지정합니다. 다음과 같은 설정을 변경할 수 있습니다.

설정
성능 모드 FAST (기본값) | ACCURATE

얼굴을 인식할 때 속도 또는 정확도를 우선시합니다.
특징 감지 NO_LANDMARKS (기본값) | ALL_LANDMARKS

눈, 귀, 코, 뺨, 입과 같은 얼굴의 '랜드마크'를 식별할 것인지 여부입니다.
윤곽선 감지 NO_CONTOURS (기본값) | ALL_CONTOURS

얼굴 특징의 윤곽선을 인식할지 여부입니다. 윤곽은 이미지 속 가장 뚜렷한 얼굴에 대해서만 인식됩니다.
얼굴 분류 NO_CLASSIFICATIONS (기본값) | ALL_CLASSIFICATIONS

얼굴을 '웃고 있음'이나 '눈을 뜸'과 같은 카테고리로 분류할 것인지 여부입니다.
최소 얼굴 크기 float(기본값: 0.1f)

이미지를 기준으로, 인식할 얼굴의 최소 크기
얼굴 추적 사용 false(기본값) | true

얼굴에 ID를 할당할 것인지 여부이며, 서로 다른 이미지에서 얼굴을 추적하는 데 사용할 수 있습니다.

윤곽선 인식이 사용 설정되면 한 얼굴만 인식되므로 얼굴 추적 기능을 사용해도 유용한 결과가 나오지 않습니다. 따라서 인식 속도를 높이려면 윤곽선 인식과 얼굴 추적은 동시에 사용 설정하지 마세요.

예를 들면 다음과 같습니다.

Java 

// High-accuracy landmark detection and face classification
FirebaseVisionFaceDetectorOptions highAccuracyOpts =
        new FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
                .setPerformanceMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ACCURATE)
                .setLandmarkMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_LANDMARKS)
                .setClassificationMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CLASSIFICATIONS)
                .build();

// Real-time contour detection of multiple faces
FirebaseVisionFaceDetectorOptions realTimeOpts =
        new FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
                .setContourMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CONTOURS)
                .build();

Kotlin 

// High-accuracy landmark detection and face classification
val highAccuracyOpts = FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
        .setPerformanceMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ACCURATE)
        .setLandmarkMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_LANDMARKS)
        .setClassificationMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CLASSIFICATIONS)
        .build()

// Real-time contour detection of multiple faces
val realTimeOpts = FirebaseVisionFaceDetectorOptions.Builder()
        .setContourMode(FirebaseVisionFaceDetectorOptions.ALL_CONTOURS)
        .build()

2. 얼굴 인식기 실행

이미지 속 얼굴을 인식하려면 Bitmap, media.Image, ByteBuffer, 바이트 배열, 기기의 파일에서 FirebaseVisionImage 객체를 만듭니다. 그런 다음 FirebaseVisionImage 객체를 FirebaseVisionFaceDetector의 detectInImage 메서드에 전달합니다.

얼굴 인식의 경우 크기가 480x360 픽셀 이상인 이미지를 사용해야 합니다. 실시간으로 얼굴을 인식하는 경우 최소 해상도로 프레임을 캡처하면 지연 시간을 줄일 수 있습니다.

  1. 이미지에서 FirebaseVisionImage 객체를 만듭니다.

    • 기기의 카메라에서 이미지를 캡처할 때와 같이 media.Image 객체에서 FirebaseVisionImage 객체를 만들려면 media.Image 객체 및 이미지 회전을 FirebaseVisionImage.fromMediaImage()에 전달합니다.

      CameraX 라이브러리를 사용하는 경우 OnImageCapturedListener 및 ImageAnalysis.Analyzer 클래스가 회전 값을 계산하므로 FirebaseVisionImage.fromMediaImage()를 호출하기 전에 ML Kit의 ROTATION_ 상수 중 하나로 회전을 변환하기만 하면 됩니다.

      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

      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
            // ...
        }
    }
}

      이미지 회전을 제공하는 카메라 라이브러리를 사용하지 않는 경우 기기의 카메라 센서 방향 및 기기 회전에서 이미지 회전을 계산할 수 있습니다.

      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

      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

      그런 다음 media.Image 객체 및 회전 값을 FirebaseVisionImage.fromMediaImage()에 전달합니다.

      Java

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

      Kotlin

      val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
      VisionImage.kt
    • 파일 URI에서 FirebaseVisionImage 객체를 만들려면 앱 컨텍스트 및 파일 URI를 FirebaseVisionImage.fromFilePath()에 전달합니다. ACTION_GET_CONTENT 인텐트를 사용하여 사용자에게 갤러리 앱에서 이미지를 선택하라는 메시지를 표시할 때 유용한 방법입니다.

      Java

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

      Kotlin

      val image: FirebaseVisionImage
try {
    image = FirebaseVisionImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}
      VisionImage.kt
    • ByteBuffer 또는 바이트 배열에서 FirebaseVisionImage 객체를 만들려면 먼저 위에서 설명한 대로 media.Image 입력의 이미지 회전을 계산합니다.

      그런 다음 이미지의 높이, 너비, 색상 인코딩 형식, 회전이 포함된 FirebaseVisionImageMetadata 객체를 만듭니다.

      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

      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

      버퍼나 배열, 메타데이터 객체를 사용하여 FirebaseVisionImage 객체를 만듭니다.

      Java

      FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromByteBuffer(buffer, metadata);
// Or: FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromByteArray(byteArray, metadata);
      VisionImage.java

      Kotlin

      val image = FirebaseVisionImage.fromByteBuffer(buffer, metadata)
// Or: val image = FirebaseVisionImage.fromByteArray(byteArray, metadata)
      VisionImage.kt
    • Bitmap 객체에서 FirebaseVisionImage 객체를 만들려면 다음 안내를 따르세요.

      Java

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

      Kotlin

      val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
      VisionImage.kt
      Bitmap 객체로 표현된 이미지가 추가 회전이 필요 없는 수직 상태여야 합니다.

  2. FirebaseVisionFaceDetector의 인스턴스를 가져옵니다.

    Java 

    FirebaseVisionFaceDetector detector = FirebaseVision.getInstance()
        .getVisionFaceDetector(options);

    Kotlin 

    val detector = FirebaseVision.getInstance()
        .getVisionFaceDetector(options)

  3. 마지막으로 이미지를 detectInImage 메서드에 전달합니다.

    Java 

    Task<List<FirebaseVisionFace>> result =
        detector.detectInImage(image)
                .addOnSuccessListener(
                        new OnSuccessListener<List<FirebaseVisionFace>>() {
                            @Override
                            public void onSuccess(List<FirebaseVisionFace> faces) {
                                // Task completed successfully
                                // ...
                            }
                        })
                .addOnFailureListener(
                        new OnFailureListener() {
                            @Override
                            public void onFailure(@NonNull Exception e) {
                                // Task failed with an exception
                                // ...
                            }
                        });

    Kotlin 

    val result = detector.detectInImage(image)
        .addOnSuccessListener { faces ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener { e ->
            // Task failed with an exception
            // ...
        }

3. 인식된 얼굴에 관한 정보 얻기

얼굴 인식 작업이 성공하면 FirebaseVisionFace 객체의 목록이 성공 리스너에 전달됩니다. 각 FirebaseVisionFace 객체는 이미지에서 인식된 얼굴을 나타냅니다. 얼굴별로 입력 이미지의 경계 좌표 및 얼굴 인식기가 찾도록 설정해 둔 다른 정보를 얻을 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

Java 

for (FirebaseVisionFace face : faces) {
    Rect bounds = face.getBoundingBox();
    float rotY = face.getHeadEulerAngleY();  // Head is rotated to the right rotY degrees
    float rotZ = face.getHeadEulerAngleZ();  // Head is tilted sideways rotZ degrees

    // If landmark detection was enabled (mouth, ears, eyes, cheeks, and
    // nose available):
    FirebaseVisionFaceLandmark leftEar = face.getLandmark(FirebaseVisionFaceLandmark.LEFT_EAR);
    if (leftEar != null) {
        FirebaseVisionPoint leftEarPos = leftEar.getPosition();
    }

    // If contour detection was enabled:
    List<FirebaseVisionPoint> leftEyeContour =
            face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.LEFT_EYE).getPoints();
    List<FirebaseVisionPoint> upperLipBottomContour =
            face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.UPPER_LIP_BOTTOM).getPoints();

    // If classification was enabled:
    if (face.getSmilingProbability() != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        float smileProb = face.getSmilingProbability();
    }
    if (face.getRightEyeOpenProbability() != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        float rightEyeOpenProb = face.getRightEyeOpenProbability();
    }

    // If face tracking was enabled:
    if (face.getTrackingId() != FirebaseVisionFace.INVALID_ID) {
        int id = face.getTrackingId();
    }
}

Kotlin 

for (face in faces) {
    val bounds = face.boundingBox
    val rotY = face.headEulerAngleY // Head is rotated to the right rotY degrees
    val rotZ = face.headEulerAngleZ // Head is tilted sideways rotZ degrees

    // If landmark detection was enabled (mouth, ears, eyes, cheeks, and
    // nose available):
    val leftEar = face.getLandmark(FirebaseVisionFaceLandmark.LEFT_EAR)
    leftEar?.let {
        val leftEarPos = leftEar.position
    }

    // If contour detection was enabled:
    val leftEyeContour = face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.LEFT_EYE).points
    val upperLipBottomContour = face.getContour(FirebaseVisionFaceContour.UPPER_LIP_BOTTOM).points

    // If classification was enabled:
    if (face.smilingProbability != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        val smileProb = face.smilingProbability
    }
    if (face.rightEyeOpenProbability != FirebaseVisionFace.UNCOMPUTED_PROBABILITY) {
        val rightEyeOpenProb = face.rightEyeOpenProbability
    }

    // If face tracking was enabled:
    if (face.trackingId != FirebaseVisionFace.INVALID_ID) {
        val id = face.trackingId
    }
}

얼굴 윤곽선 예시

얼굴 윤곽 인식이 사용 설정되어 있으면 인식된 각 얼굴 특징에 대한 점들의 목록을 가져올 수 있습니다. 이러한 점들은 특징의 형태를 나타냅니다. 윤곽선 표시 방법에 대한 자세한 내용은 얼굴 인식 개념 개요를 참조하세요.

다음 이미지는 이 점들이 얼굴에 어떻게 매핑되는지 보여줍니다(확대하려면 이미지를 클릭).

실시간 얼굴 인식

실시간 애플리케이션에서 얼굴 인식을 사용하려는 경우 최상의 프레임 속도를 얻으려면 다음 안내를 따르세요.

  • 얼굴 인식기를 구성하면 얼굴 윤곽선 인식 또는 분류와 랜드마크를 사용할 수 있습니다. 단, 둘 다 사용할 수는 없습니다.

    윤곽선 인식
    랜드마크 인식
    분류
    랜드마크 인식 및 분류
    윤곽선 인식 및 랜드마크 인식
    윤곽선 인식 및 분류
    윤곽선 인식, 랜드마크 인식, 분류

  • FAST 모드를 사용 설정합니다(기본적으로 사용 설정됨).

  • 낮은 해상도에서 이미지 캡처를 고려합니다. 하지만 이 API의 이미지 크기 요구사항도 유의해야 합니다.

  • 인식기 호출을 제한합니다. 인식기가 실행 중일 때 새 동영상 프레임이 제공되는 경우 해당 프레임을 삭제합니다.
  • 인식기 출력을 사용해서 입력 이미지에서 그래픽을 오버레이하는 경우 먼저 ML Kit에서 결과를 가져온 후 이미지를 렌더링하고 단일 단계로 오버레이합니다. 이렇게 하면 입력 프레임별로 한 번만 디스플레이 표면에 렌더링됩니다.

  • Camera2 API를 사용할 경우 ImageFormat.YUV_420_888 형식으로 이미지를 캡처합니다.

    이전 Camera API를 사용하는 경우 ImageFormat.NV21 형식으로 이미지를 캡처합니다.