ตรวจจับและติดตามวัตถุด้วย ML Kit บน Android

คุณสามารถใช้ ML Kit เพื่อตรวจจับและติดตามวัตถุข้ามเฟรมของวิดีโอได้

เมื่อคุณส่งภาพ ML Kit ML Kit จะส่งกลับรายการวัตถุที่ตรวจพบสูงสุดห้ารายการและตำแหน่งในรูปภาพสำหรับแต่ละภาพ เมื่อตรวจจับวัตถุในสตรีมวิดีโอ วัตถุทุกชิ้นจะมี ID ที่คุณสามารถใช้เพื่อติดตามวัตถุในรูปภาพต่างๆ คุณยังสามารถเลือกเปิดใช้งานการจัดประเภทอ็อบเจ็กต์หยาบ ซึ่งจะติดป้ายอ็อบเจ็กต์ด้วยคำอธิบายหมวดหมู่แบบกว้างๆ

ก่อนที่คุณจะเริ่ม

  1. หากคุณยังไม่ได้ เพิ่ม Firebase ในโครงการ Android ของคุณ
  2. เพิ่มการพึ่งพาสำหรับไลบรารี ML Kit Android ให้กับไฟล์ Gradle ของโมดูล (ระดับแอป) (โดยปกติคือ app/build.gradle ):
    apply plugin: 'com.android.application'
    apply plugin: 'com.google.gms.google-services'
    
    dependencies {
      // ...
    
      implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision:24.0.3'
      implementation 'com.google.firebase:firebase-ml-vision-object-detection-model:19.0.6'
    }
    

1. กำหนดค่าเครื่องตรวจจับวัตถุ

หากต้องการเริ่มการตรวจจับและติดตามวัตถุ ขั้นแรกให้สร้างอินสแตนซ์ของ FirebaseVisionObjectDetector โดยระบุการตั้งค่าตัวตรวจจับที่คุณต้องการเปลี่ยนจากค่าเริ่มต้นหรือไม่ก็ได้

  1. กำหนดค่าตัวตรวจจับวัตถุสำหรับกรณีการใช้งานของคุณด้วยออบเจ็กต์ FirebaseVisionObjectDetectorOptions คุณสามารถเปลี่ยนการตั้งค่าต่อไปนี้:

    การตั้งค่าตัวตรวจจับวัตถุ
    โหมดการตรวจจับ STREAM_MODE (ค่าเริ่มต้น) | SINGLE_IMAGE_MODE

    ใน STREAM_MODE (ค่าเริ่มต้น) ตัวตรวจจับวัตถุจะทำงานโดยมีเวลาแฝงต่ำ แต่อาจให้ผลลัพธ์ที่ไม่สมบูรณ์ (เช่น กรอบขอบเขตหรือป้ายกำกับหมวดหมู่ที่ไม่ระบุ) ในการเรียกใช้ตัวตรวจจับสองสามครั้งแรก นอกจากนี้ ใน STREAM_MODE ตัวตรวจจับจะกำหนดรหัสติดตามให้กับออบเจ็กต์ ซึ่งคุณสามารถใช้ติดตามออบเจ็กต์ข้ามเฟรมได้ ใช้โหมดนี้เมื่อคุณต้องการติดตามวัตถุ หรือเมื่อเวลาแฝงต่ำเป็นสิ่งสำคัญ เช่น เมื่อประมวลผลสตรีมวิดีโอแบบเรียลไทม์

    ใน SINGLE_IMAGE_MODE ตัวตรวจจับวัตถุจะรอจนกว่ากล่องขอบเขตของวัตถุที่ตรวจพบและป้ายกำกับหมวดหมู่ (หากคุณเปิดใช้งานการจัดหมวดหมู่) จะพร้อมใช้งานก่อนที่จะส่งคืนผลลัพธ์ ด้วยเหตุนี้ เวลาแฝงในการตรวจจับจึงอาจสูงขึ้น นอกจากนี้ ใน SINGLE_IMAGE_MODE จะไม่มีการกำหนดรหัสการติดตาม ใช้โหมดนี้หากเวลาแฝงไม่สำคัญและคุณไม่ต้องการจัดการกับผลลัพธ์บางส่วน

    ตรวจจับและติดตามวัตถุหลายชิ้น false (ค่าเริ่มต้น) | true

    ไม่ว่าจะตรวจจับและติดตามวัตถุสูงสุดห้าชิ้นหรือเฉพาะวัตถุที่โดดเด่นที่สุด (ค่าเริ่มต้น)

    จำแนกวัตถุ false (ค่าเริ่มต้น) | true

    ไม่ว่าจะจำแนกวัตถุที่ตรวจพบเป็นประเภทหยาบหรือไม่ เมื่อเปิดใช้งาน ตัวตรวจจับวัตถุจะจัดประเภทวัตถุเป็นหมวดหมู่ต่อไปนี้: สินค้าแฟชั่น อาหาร ของใช้ในบ้าน สถานที่ ต้นไม้ และที่ไม่รู้จัก

    API การตรวจจับและติดตามออบเจ็กต์ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับกรณีการใช้งานหลักสองกรณีนี้:

    • การตรวจจับและการติดตามวัตถุที่โดดเด่นที่สุดในช่องมองภาพของกล้องแบบเรียลไทม์
    • การตรวจจับวัตถุหลายชิ้นจากภาพนิ่ง

    หากต้องการกำหนดค่า API สำหรับกรณีการใช้งานเหล่านี้:

    Java

    // Live detection and tracking
    FirebaseVisionObjectDetectorOptions options =
            new FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
                    .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.STREAM_MODE)
                    .enableClassification()  // Optional
                    .build();
    
    // Multiple object detection in static images
    FirebaseVisionObjectDetectorOptions options =
            new FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
                    .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
                    .enableMultipleObjects()
                    .enableClassification()  // Optional
                    .build();
    

    Kotlin+KTX

    // Live detection and tracking
    val options = FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
            .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.STREAM_MODE)
            .enableClassification()  // Optional
            .build()
    
    // Multiple object detection in static images
    val options = FirebaseVisionObjectDetectorOptions.Builder()
            .setDetectorMode(FirebaseVisionObjectDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
            .enableMultipleObjects()
            .enableClassification()  // Optional
            .build()
    
  2. รับอินสแตนซ์ของ FirebaseVisionObjectDetector :

    Java

    FirebaseVisionObjectDetector objectDetector =
            FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector();
    
    // Or, to change the default settings:
    FirebaseVisionObjectDetector objectDetector =
            FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector(options);
    

    Kotlin+KTX

    val objectDetector = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector()
    
    // Or, to change the default settings:
    val objectDetector = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceObjectDetector(options)
    

2. เรียกใช้เครื่องตรวจจับวัตถุ

หากต้องการตรวจจับและติดตามออบเจ็กต์ ให้ส่งรูปภาพไปยังเมธอด processImage() ของอินสแตนซ์ FirebaseVisionObjectDetector

สำหรับแต่ละเฟรมของวิดีโอหรือรูปภาพตามลำดับ ให้ทำดังต่อไปนี้:

  1. สร้างวัตถุ FirebaseVisionImage จากรูปภาพของคุณ

    • หากต้องการสร้างออบเจ็กต์ FirebaseVisionImage จากออบเจ็ media.Image เช่น เมื่อถ่ายภาพจากกล้องของอุปกรณ์ ให้ส่งอ media.Image และการหมุนของรูปภาพไปที่ FirebaseVisionImage.fromMediaImage()

      หากคุณใช้ไลบรารี CameraX คลาส OnImageCapturedListener และ ImageAnalysis.Analyzer จะคำนวณค่าการหมุนให้กับคุณ ดังนั้น คุณเพียงแค่ต้องแปลงการหมุนให้เป็นค่าคงที่ ROTATION_ ของ ML Kit ก่อนที่จะเรียกใช้ FirebaseVisionImage.fromMediaImage() :

      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+KTX

      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
                  // ...
              }
          }
      }
      

      หากคุณไม่ได้ใช้ไลบรารีกล้องที่ให้การหมุนภาพ คุณสามารถคำนวณได้จากการหมุนของอุปกรณ์และการวางแนวของเซ็นเซอร์กล้องในอุปกรณ์:

      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;
      }

      Kotlin+KTX

      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
      }

      จากนั้นส่งผ่านวัตถุ media.Image และค่าการหมุนไปที่ FirebaseVisionImage.fromMediaImage() :

      Java

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

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
    • หากต้องการสร้างออบเจ็กต์ FirebaseVisionImage จากไฟล์ URI ให้ส่งบริบทของแอปและ URI ไฟล์ไปที่ FirebaseVisionImage.fromFilePath() สิ่งนี้มีประโยชน์เมื่อคุณใช้เจตนา ACTION_GET_CONTENT เพื่อแจ้งให้ผู้ใช้เลือกรูปภาพจากแอปแกลเลอรีของตน

      Java

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

      Kotlin+KTX

      val image: FirebaseVisionImage
      try {
          image = FirebaseVisionImage.fromFilePath(context, uri)
      } catch (e: IOException) {
          e.printStackTrace()
      }
    • หากต้องการสร้างออบเจ็กต์ FirebaseVisionImage จาก ByteBuffer หรืออาร์เรย์ไบต์ ขั้นแรกให้คำนวณการหมุนรูปภาพตามที่อธิบายไว้ข้างต้นสำหรับอินพุต media.Image

      จากนั้น สร้างออบเจ็กต์ FirebaseVisionImageMetadata ที่มีความสูง ความกว้าง รูปแบบการเข้ารหัสสี และการหมุนของรูปภาพ ดังนี้

      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();

      Kotlin+KTX

      val metadata = FirebaseVisionImageMetadata.Builder()
              .setWidth(480) // 480x360 is typically sufficient for
              .setHeight(360) // image recognition
              .setFormat(FirebaseVisionImageMetadata.IMAGE_FORMAT_NV21)
              .setRotation(rotation)
              .build()

      ใช้บัฟเฟอร์หรืออาร์เรย์ และวัตถุข้อมูลเมตา เพื่อสร้างวัตถุ FirebaseVisionImage :

      Java

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

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromByteBuffer(buffer, metadata)
      // Or: val image = FirebaseVisionImage.fromByteArray(byteArray, metadata)
    • หากต้องการสร้างวัตถุ FirebaseVisionImage จากวัตถุ Bitmap :

      Java

      FirebaseVisionImage image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap);

      Kotlin+KTX

      val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
      รูปภาพที่แสดงโดยวัตถุ Bitmap จะต้องตั้งตรง โดยไม่ต้องหมุนเพิ่มเติม
  2. ส่งภาพไปยัง processImage() วิธีการ:

    Java

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

    Kotlin+KTX

    objectDetector.processImage(image)
            .addOnSuccessListener { detectedObjects ->
                // Task completed successfully
                // ...
            }
            .addOnFailureListener { e ->
                // Task failed with an exception
                // ...
            }
    
  3. หากการเรียกไปยัง processImage() สำเร็จ รายการของ FirebaseVisionObject จะถูกส่งไปยัง Listener ที่สำเร็จ

    FirebaseVisionObject แต่ละรายการมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

    กล่องปิดล้อม Rect แสดงตำแหน่งของวัตถุในภาพ
    รหัสติดตาม จำนวนเต็มที่ระบุวัตถุระหว่างรูปภาพ ค่าว่างใน SINGLE_IMAGE_MODE
    หมวดหมู่ หมวดหมู่หยาบของวัตถุ หากตัวตรวจจับวัตถุไม่ได้เปิดใช้งานการจัดหมวดหมู่ นี่จะเป็น FirebaseVisionObject.CATEGORY_UNKNOWN เสมอ
    ความมั่นใจ ค่าความเชื่อมั่นของการจำแนกวัตถุ หากตัวตรวจจับวัตถุไม่ได้เปิดใช้งานการจัดหมวดหมู่ หรือวัตถุถูกจัดประเภทเป็นไม่ทราบ ค่านี้จะถือเป็น null

    Java

    // The list of detected objects contains one item if multiple object detection wasn't enabled.
    for (FirebaseVisionObject obj : detectedObjects) {
        Integer id = obj.getTrackingId();
        Rect bounds = obj.getBoundingBox();
    
        // If classification was enabled:
        int category = obj.getClassificationCategory();
        Float confidence = obj.getClassificationConfidence();
    }
    

    Kotlin+KTX

    // The list of detected objects contains one item if multiple object detection wasn't enabled.
    for (obj in detectedObjects) {
        val id = obj.trackingId       // A number that identifies the object across images
        val bounds = obj.boundingBox  // The object's position in the image
    
        // If classification was enabled:
        val category = obj.classificationCategory
        val confidence = obj.classificationConfidence
    }
    

ปรับปรุงการใช้งานและประสิทธิภาพ

เพื่อประสบการณ์ผู้ใช้ที่ดีที่สุด โปรดปฏิบัติตามหลักเกณฑ์เหล่านี้ในแอปของคุณ:

  • การตรวจหาวัตถุที่ประสบความสำเร็จขึ้นอยู่กับความซับซ้อนในการมองเห็นของวัตถุ วัตถุที่มีคุณสมบัติด้านการมองเห็นเพียงเล็กน้อยอาจต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่กว่าของภาพจึงจะตรวจพบได้ คุณควรให้คำแนะนำแก่ผู้ใช้ในการจับอินพุตที่ทำงานได้ดีกับประเภทของวัตถุที่คุณต้องการตรวจจับ
  • เมื่อใช้การจัดหมวดหมู่ หากคุณต้องการตรวจจับอ็อบเจ็กต์ที่ไม่อยู่ในหมวดหมู่ที่รองรับ ให้ใช้การจัดการพิเศษสำหรับอ็อบเจ็กต์ที่ไม่รู้จัก

นอกจากนี้ โปรดตรวจสอบ [แอปแสดงการออกแบบวัสดุของ ML Kit][showcase-link]{: .external } และ รูปแบบการออกแบบวัสดุสำหรับคอลเล็กชันฟีเจอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแมชชีนเลิร์นนิง

เมื่อใช้โหมดสตรีมมิ่งในแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ ให้ปฏิบัติตามคำแนะนำเหล่านี้เพื่อให้ได้เฟรมเรตที่ดีที่สุด:

  • อย่าใช้การตรวจจับวัตถุหลายรายการในโหมดสตรีมมิ่ง เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่ไม่สามารถสร้างเฟรมเรตที่เพียงพอได้

  • ปิดการใช้งานการจัดหมวดหมู่หากคุณไม่ต้องการมัน

  • คันเร่งเรียกไปที่เครื่องตรวจจับ หากมีเฟรมวิดีโอใหม่ในขณะที่ตัวตรวจจับกำลังทำงานอยู่ ให้ปล่อยเฟรมนั้น
  • หากคุณใช้เอาต์พุตของตัวตรวจจับเพื่อวางซ้อนกราฟิกบนรูปภาพอินพุต อันดับแรกรับผลลัพธ์จาก ML Kit จากนั้นเรนเดอร์รูปภาพและโอเวอร์เลย์ในขั้นตอนเดียว การทำเช่นนี้ คุณจะเรนเดอร์ไปยังพื้นผิวจอแสดงผลเพียงครั้งเดียวสำหรับแต่ละเฟรมอินพุต
  • หากคุณใช้ Camera2 API ให้จับภาพในรูปแบบ ImageFormat.YUV_420_888

    หากคุณใช้ Camera API รุ่นเก่า ให้จับภาพในรูปแบบ ImageFormat.NV21