Etichetta le immagini con un modello addestrato AutoML su Android

Dopo aver addestrato il tuo modello utilizzando AutoML Vision Edge, puoi utilizzarlo nella tua app per etichettare le immagini.

Prima di iniziare

  1. Se non lo hai già fatto, aggiungi Firebase al tuo progetto Android.
  2. Aggiungi le dipendenze per le librerie Android di ML Kit al file Gradle del tuo modulo (a livello di app) (di solito 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-automl:18.0.5'
}

1. Carica il modello

ML Kit esegue i modelli generati da AutoML sul dispositivo. Tuttavia, puoi configurare ML Kit in modo da caricare il modello da remoto da Firebase, dallo spazio di archiviazione locale o da entrambi.

Se ospiti il modello su Firebase, puoi aggiornarlo senza rilasciare una nuova versione dell'app e puoi utilizzare Remote Config e A/B Testing per pubblicare dinamicamente modelli diversi per gruppi diversi di utenti.

Se scegli di fornire solo il modello ospitandolo su Firebase e di non includerlo nella tua app, puoi ridurre le dimensioni del download iniziale dell'app. Tuttavia, tieni presente che se il modello non è incluso nella tua app, qualsiasi funzionalità correlata al modello non sarà disponibile finché l'app non lo scarica per la prima volta.

Se combini il modello con l'app, puoi assicurarti che le funzionalità di ML dell'app continuino a funzionare anche quando il modello ospitato su Firebase non è disponibile.

Configurare un'origine modello ospitata su Firebase

Per utilizzare il modello ospitato in remoto, crea un oggetto FirebaseAutoMLRemoteModel, specificando il nome assegnato al modello quando lo hai pubblicato:

Java 

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
FirebaseAutoMLRemoteModel remoteModel =
    new FirebaseAutoMLRemoteModel.Builder("your_remote_model").build();

Kotlin 

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
val remoteModel = FirebaseAutoMLRemoteModel.Builder("your_remote_model").build()

Quindi, avvia l'attività di download del modello, specificando le condizioni in base alle quali vuoi consentire il download. Se il modello non è sul dispositivo o se è disponibile una versione più recente, l'attività lo scarica in modo asincrono da Firebase:

Java 

FirebaseModelDownloadConditions conditions = new FirebaseModelDownloadConditions.Builder()
        .requireWifi()
        .build();
FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
        .addOnCompleteListener(new OnCompleteListener<Void>() {
            @Override
            public void onComplete(@NonNull Task<Void> task) {
                // Success.
            }
        });

Kotlin 

val conditions = FirebaseModelDownloadConditions.Builder()
    .requireWifi()
    .build()
FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
    .addOnCompleteListener {
        // Success.
    }

Molte app avviano l'attività di download nel codice di inizializzazione, ma puoi farlo in qualsiasi momento prima di dover utilizzare il modello.

Configurare un'origine modello locale

Per raggruppare il modello con l'app:

  1. Estrai il modello e i relativi metadati dall'archivio ZIP scaricato dalla console Firebase. Ti consigliamo di utilizzare i file così come li hai scaricati, senza modifiche (inclusi i nomi dei file).

  2. Includi il modello e i relativi file di metadati nel pacchetto dell'app:

    1. Se nel progetto non è presente una cartella Asset, creane una facendo clic con il tasto destro del mouse sulla cartella app/ e poi su Nuovo > Cartella > Cartella Asset.
    2. Crea una sottocartella nella cartella degli asset per contenere i file del modello.
    3. Copia i file model.tflite, dict.txt e manifest.json nella sottocartella (tutti e tre i file devono trovarsi nella stessa cartella).
  3. Aggiungi quanto segue al file build.gradle dell'app per assicurarti che Gradle non comprima il file del modello durante la compilazione dell'app: 
    android {
    // ...
    aaptOptions {
        noCompress "tflite"
    }
}
    Il file del modello verrà incluso nel pacchetto dell'app e sarà disponibile per ML Kit come asset non elaborato.

  4. Crea un oggetto FirebaseAutoMLLocalModel, specificando il percorso del file manifest del modello:

    Java 

    FirebaseAutoMLLocalModel localModel = new FirebaseAutoMLLocalModel.Builder()
        .setAssetFilePath("manifest.json")
        .build();

    Kotlin 

    val localModel = FirebaseAutoMLLocalModel.Builder()
        .setAssetFilePath("manifest.json")
        .build()

Creare un'etichettatrice di immagini dal modello

Dopo aver configurato le origini del modello, crea un oggetto FirebaseVisionImageLabeler da una di queste.

Se hai solo un modello aggregato localmente, crea un'etichetta dall'oggetto FirebaseAutoMLLocalModel e configura la soglia del punteggio di affidabilità che vuoi richiedere (vedi Valutare il modello):

Java 

FirebaseVisionImageLabeler labeler;
try {
    FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions options =
            new FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
                    .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                   // to determine an appropriate value.
                    .build();
    labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options);
} catch (FirebaseMLException e) {
    // ...
}

Kotlin 

val options = FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                // to determine an appropriate value.
    .build()
val labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options)

Se hai un modello ospitato in remoto, dovrai verificare che sia stato scaricato prima di eseguirlo. Puoi controllare lo stato del compito di download del modello utilizzando il metodo isModelDownloaded() del gestore dei modelli.

Anche se devi confermarlo solo prima di eseguire l'etichettatore, se hai sia un modello ospitato in remoto sia un modello in bundle locale, potrebbe essere utile eseguire questo controllo durante l'inizializzazione dell'etichettatore delle immagini: crea un etichettatore dal modello remoto se è stato scaricato e dal modello locale in caso contrario.

Java 

FirebaseModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<Boolean>() {
            @Override
            public void onSuccess(Boolean isDownloaded) {
                FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder optionsBuilder;
                if (isDownloaded) {
                    optionsBuilder = new FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(remoteModel);
                } else {
                    optionsBuilder = new FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel);
                }
                FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions options = optionsBuilder
                        .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                                       // to determine an appropriate threshold.
                        .build();

                FirebaseVisionImageLabeler labeler;
                try {
                    labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options);
                } catch (FirebaseMLException e) {
                    // Error.
                }
            }
        });

Kotlin 

FirebaseModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
    .addOnSuccessListener { isDownloaded -> 
    val optionsBuilder =
        if (isDownloaded) {
            FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(remoteModel)
        } else {
            FirebaseVisionOnDeviceAutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
        }
    // Evaluate your model in the Firebase console to determine an appropriate threshold.
    val options = optionsBuilder.setConfidenceThreshold(0.0f).build()
    val labeler = FirebaseVision.getInstance().getOnDeviceAutoMLImageLabeler(options)
}

Se hai solo un modello ospitato in remoto, devi disattivare le funzionalità correlate al modello, ad esempio disattivare o nascondere parte dell'interfaccia utente, finché non confermi che il modello è stato scaricato. Puoi farlo collegando un ascoltatore al metodo download() del gestore del modello:

Java 

FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<Void>() {
            @Override
            public void onSuccess(Void v) {
              // Download complete. Depending on your app, you could enable
              // the ML feature, or switch from the local model to the remote
              // model, etc.
            }
        });

Kotlin 

FirebaseModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
    .addOnCompleteListener {
        // Download complete. Depending on your app, you could enable the ML
        // feature, or switch from the local model to the remote model, etc.
    }

2. Prepara l'immagine di input

Quindi, per ogni immagine che vuoi etichettare, crea un oggetto FirebaseVisionImage utilizzando una delle opzioni descritte in questa sezione e passalo a un'istanza di FirebaseVisionImageLabeler (descritta nella sezione successiva).

Puoi creare un oggetto FirebaseVisionImage da un oggetto media.Image, da un file sul dispositivo, da un array di byte o da un oggetto Bitmap:

  • Per creare un oggetto FirebaseVisionImage da un oggetto media.Image, ad esempio quando acquisisci un'immagine dalla fotocamera di un dispositivo, passa l'oggetto media.Image e la rotazione dell'immagine a FirebaseVisionImage.fromMediaImage().

    Se utilizzi la libreria CameraX, le classi OnImageCapturedListener e ImageAnalysis.Analyzer calcolano il valore di rotazione per te, quindi devi solo convertire la rotazione in una delle costanti ROTATION_ di ML Kit prima di chiamare 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

    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
            // ...
        }
    }
}

    Se non utilizzi una libreria della fotocamera che ti fornisca la rotazione dell'immagine, puoi calcolarla dalla rotazione del dispositivo e dall'orientamento del sensore della fotocamera al suo interno:

    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

    Poi, passa l'oggetto media.Image e il valore di rotazione a FirebaseVisionImage.fromMediaImage():

    Java

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

    Kotlin

    val image = FirebaseVisionImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
    VisionImage.kt
  • Per creare un oggetto FirebaseVisionImage da un URI file, passa il contesto dell'app e l'URI file a FirebaseVisionImage.fromFilePath(). Questa operazione è utile quando utilizzi un'intenzione ACTION_GET_CONTENT per chiedere all'utente di selezionare un'immagine dalla sua app Galleria.

    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
  • Per creare un oggetto FirebaseVisionImage da un ByteBuffer o da un array di byte, calcola prima la rotazione dell'immagine come descritto sopra per l'input media.Image.

    Quindi, crea un oggetto FirebaseVisionImageMetadata contenente l'altezza, la larghezza, il formato di codifica dei colori e la rotazione dell'immagine:

    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

    Utilizza l'array o il buffer e l'oggetto dei metadati per creare un oggetto FirebaseVisionImage:

    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
  • Per creare un oggetto FirebaseVisionImage da un oggetto Bitmap:

    Java

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

    Kotlin

    val image = FirebaseVisionImage.fromBitmap(bitmap)
    VisionImage.kt
    L'immagine rappresentata dall'oggetto Bitmap deve essere in verticale, senza alcuna rotazione aggiuntiva.

3. Esegui l'etichettatore di immagini

Per etichettare gli oggetti in un'immagine, passa l'oggetto FirebaseVisionImage al metodo processImage() di FirebaseVisionImageLabeler.

Java 

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

Kotlin 

labeler.processImage(image)
        .addOnSuccessListener { labels ->
            // Task completed successfully
            // ...
        }
        .addOnFailureListener { e ->
            // Task failed with an exception
            // ...
        }

Se l'etichettatura delle immagini va a buon fine, un array di oggetti FirebaseVisionImageLabel verrà passato all'ascoltatore di eventi di successo. Da ogni oggetto puoi ottenere informazioni su un elemento riconosciuto nell'immagine.

Ad esempio:

Java 

for (FirebaseVisionImageLabel label: labels) {
    String text = label.getText();
    float confidence = label.getConfidence();
}

Kotlin 

for (label in labels) {
    val text = label.text
    val confidence = label.confidence
}

Suggerimenti per migliorare il rendimento in tempo reale

  • Regola le chiamate al rilevatore. Se un nuovo frame video diventa disponibile mentre il rilevatore è in esecuzione, inseriscilo.
  • Se utilizzi l'output del rilevatore per sovrapporre la grafica all'immagine di input, ottieni prima il risultato da ML Kit, poi esegui il rendering dell'immagine e la sovrapposizione in un unico passaggio. In questo modo, esegui il rendering sulla superficie di visualizzazione solo una volta per ogni frame di input.

  • Se utilizzi l'API Camera2, acquisisci le immagini in formato ImageFormat.YUV_420_888.

    Se utilizzi la precedente API Camera, acquisisci le immagini in formato ImageFormat.NV21.