在 Android 上使用以 AutoML 訓練的模型為圖片加上標籤

使用 AutoML Vision Edge 訓練專屬模型後，即可在應用程式中使用該模型為圖片加上標籤。

您可以透過兩種方式整合從 AutoML Vision Edge 訓練的模型：將模型放入應用程式的資產資料夾中進行套裝組合，或是從 Firebase 動態下載模型。

模型搭售方案
應用程式內建
  • 模型是應用程式 APK 的一部分
  • 即使 Android 裝置未連上網路，也能立即使用模型
  • 不需要 Firebase 專案
託管於 Firebase
  • 將模型上傳至 Firebase Machine Learning，即可代管模型
  • 縮減 APK 大小
  • 模型會視需要下載
  • 無須重新發布應用程式，即可推送模型更新
  • 使用 Firebase 遠端設定輕鬆進行 A/B 測試
  • 需要 Firebase 專案

事前準備

  1. 將 ML Kit Android 程式庫的依附元件新增至模組的應用程式層級 Gradle 檔案，通常為 app/build.gradle：

    如要將模型與應用程式組合：

    dependencies {
  // ...
  // Image labeling feature with bundled automl model
  implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-custom:16.3.1'
}

    如要從 Firebase 動態下載模型，請新增linkFirebase 依附元件：

    dependencies {
  // ...
  // Image labeling feature with automl model downloaded
  // from firebase
  implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-custom:16.3.1'
  implementation 'com.google.mlkit:linkfirebase:16.1.0'
}

  2. 如要下載模型，請務必將 Firebase 新增至 Android 專案 (如果尚未新增)。如果是將模型與應用程式套件組合，則不需要這麼做。

1. 載入模型

設定本機模型來源

如要將模型與應用程式組合，請按照下列步驟操作：

  1. 從您從 Firebase 控制台下載的 ZIP 封存檔中，擷取模型及其相關中繼資料。建議您使用下載的檔案，不要修改檔案 (包括檔案名稱)。

  2. 在應用程式套件中加入模型和中繼資料檔案：

    1. 如果專案中沒有資產資料夾，請在 app/ 資料夾上按一下滑鼠右鍵，然後依序點選「New」>「Folder」>「Assets Folder」，建立資產資料夾。
    2. 在素材資源資料夾下建立子資料夾，用來存放模型檔案。
    3. 將 model.tflite、dict.txt 和 manifest.json 檔案複製到子資料夾 (這三個檔案必須位於同一個資料夾中)。

  3. 在應用程式的 build.gradle 檔案中新增下列程式碼，確保 Gradle 在建構應用程式時不會壓縮模型檔案：

    android {
    // ...
    aaptOptions {
        noCompress "tflite"
    }
}

    模型檔案會納入應用程式套件，並以原始資產的形式提供給 ML Kit。

  4. 建立 LocalModel 物件，指定模型資訊清單檔案的路徑：

    Java

    AutoMLImageLabelerLocalModel localModel =
    new AutoMLImageLabelerLocalModel.Builder()
        .setAssetFilePath("manifest.json")
        // or .setAbsoluteFilePath(absolute file path to manifest file)
        .build();

    Kotlin

    val localModel = LocalModel.Builder()
    .setAssetManifestFilePath("manifest.json")
    // or .setAbsoluteManifestFilePath(absolute file path to manifest file)
    .build()

設定 Firebase 託管的模型來源

如要使用遠端代管模型，請建立 CustomRemoteModel 物件，並指定您發布模型時指派的名稱：

Java

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
FirebaseModelSource firebaseModelSource =
    new FirebaseModelSource.Builder("your_model_name").build();
CustomRemoteModel remoteModel =
    new CustomRemoteModel.Builder(firebaseModelSource).build();

Kotlin

// Specify the name you assigned in the Firebase console.
val firebaseModelSource = FirebaseModelSource.Builder("your_model_name")
    .build()
val remoteModel = CustomRemoteModel.Builder(firebaseModelSource).build()

接著啟動模型下載工作，並指定允許下載的條件。如果裝置上沒有模型，或是有更新版本的模型可用，工作會從 Firebase 非同步下載模型：

Java

DownloadConditions downloadConditions = new DownloadConditions.Builder()
        .requireWifi()
        .build();
RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, downloadConditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener<Void>() {
            @Override
            public void onSuccess(@NonNull Task<Void> task) {
                // Success.
            }
        });

Kotlin

val downloadConditions = DownloadConditions.Builder()
    .requireWifi()
    .build()
RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, downloadConditions)
    .addOnSuccessListener {
        // Success.
    }

許多應用程式會在初始化程式碼中啟動下載工作，但您可以在需要使用模型前的任何時間點執行這項操作。

從模型建立圖片標籤器

設定模型來源後，請從其中一個來源建立 ImageLabeler 物件。

如果您只有在本機封裝的模型，只要從 CustomImageLabelerOptions 物件建立標籤器，並設定您想要求的信賴度分數門檻即可 (請參閱「評估模型」)：

Java

CustomImageLabelerOptions customImageLabelerOptions = new CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Cloud console
                                   // to determine an appropriate value.
    .build();
ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(customImageLabelerOptions);

Kotlin

val customImageLabelerOptions = CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0.0f)  // Evaluate your model in the Cloud console
                                   // to determine an appropriate value.
    .build()
val labeler = ImageLabeling.getClient(customImageLabelerOptions)

如果您使用遠端代管模型，請務必先檢查模型是否已下載，再執行模型。您可以使用模型管理工具的 isModelDownloaded() 方法，檢查模型下載工作的狀態。

雖然您只需要在執行標籤器前確認這一點，但如果您同時有遠端代管模型和本機套件模型，在例項化圖片標籤器時執行這項檢查可能很有意義：如果已下載遠端模型，請從遠端模型建立標籤器，否則請從本機模型建立標籤器。

Java

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

                ImageLabeler labeler = ImageLabeling.getClient(options);
            }
        });

Kotlin

RemoteModelManager.getInstance().isModelDownloaded(remoteModel)
    .addOnSuccessListener { isDownloaded ->
        val optionsBuilder =
            if (isDownloaded) {
                CustomImageLabelerOptions.Builder(remoteModel)
            } else {
                CustomImageLabelerOptions.Builder(localModel)
            }
        // Evaluate your model in the Cloud console to determine an appropriate threshold.
        val options = optionsBuilder.setConfidenceThreshold(0.0f).build()
        val labeler = ImageLabeling.getClient(options)
}

如果只有遠端代管模型，您應停用模型相關功能 (例如將部分 UI 設為灰色或隱藏)，直到確認模型已下載為止。如要這麼做，請將監聽器附加至模型管理員的 download() 方法：

Java

RemoteModelManager.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

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

2. 準備輸入圖片

接著，針對要標記的每張圖片，從圖片建立 InputImage 物件。使用 Bitmap 時，圖片標籤器運作速度最快。如果使用 camera2 API，建議使用 YUV_420_888 media.Image。

您可以從不同來源建立 InputImage，詳情請參閱下文。

使用 media.Image

如要從 media.Image 物件建立 InputImage 物件 (例如從裝置的相機擷取圖片時)，請將 media.Image 物件和圖片的旋轉角度傳遞至 InputImage.fromMediaImage()。

如果您使用 CameraX 程式庫，OnImageCapturedListener 和 ImageAnalysis.Analyzer 類別會為您計算旋轉值。

Kotlin

private class YourImageAnalyzer : ImageAnalysis.Analyzer {
    override fun analyze(imageProxy: ImageProxy?) {
        val mediaImage = imageProxy?.image
        if (mediaImage != null) {
            val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.imageInfo.rotationDegrees)
            // Pass image to an ML Kit Vision API
            // ...
        }
    }
}

Java

private class YourAnalyzer implements ImageAnalysis.Analyzer {

    @Override
    public void analyze(ImageProxy imageProxy) {
        if (imageProxy == null || imageProxy.getImage() == null) {
            return;
        }
        Image mediaImage = imageProxy.getImage();
        InputImage image =
                InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.imageInfo.rotationDegrees);
        // Pass image to an ML Kit Vision API
        // ...
    }
}

如果您使用的相機程式庫未提供圖片的旋轉角度，可以根據裝置的旋轉角度和裝置中相機感應器的方向計算：

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

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

接著，將 media.Image 物件和旋轉角度值傳遞至 InputImage.fromMediaImage()：

Kotlin

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)

Java

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

使用檔案 URI

如要從檔案 URI 建立 InputImage 物件，請將應用程式內容和檔案 URI 傳遞至 InputImage.fromFilePath()。當您使用 ACTION_GET_CONTENT 意圖提示使用者從相簿應用程式選取圖片時，這項功能就非常實用。

Kotlin

val image: InputImage
try {
    image = InputImage.fromFilePath(context, uri)
} catch (e: IOException) {
    e.printStackTrace()
}

Java

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

使用 ByteBuffer 或 ByteArray

如要從 ByteBuffer 或 ByteArray 建立 InputImage 物件，請先計算圖片旋轉角度，如先前所述的 media.Image 輸入內容。接著，使用緩衝區或陣列建立 InputImage 物件，並提供圖片的高度、寬度、色彩編碼格式和旋轉角度：

Kotlin

val image = InputImage.fromByteBuffer(
        byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)

Java

InputImage image = InputImage.fromByteBuffer(byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);

使用 Bitmap

如要從 Bitmap 物件建立 InputImage 物件，請進行下列宣告：

Kotlin

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)

Java

InputImage image = InputImage.fromBitmap(bitmap, rotationDegree);

圖片會以 Bitmap 物件和旋轉角度表示。

3. 執行圖片標籤器

如要為圖片中的物件加上標籤，請將 image 物件傳遞至 ImageLabeler 的 process() 方法。

Java

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

Kotlin

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

4. 取得標示物件的相關資訊

如果圖片標籤作業成功，系統會將 ImageLabel 物件清單傳遞至成功事件監聽器。每個 ImageLabel 物件代表圖片中標示的項目。您可以取得每個標籤的文字說明、比對的信心分數和比對的索引。例如：

Java

for (ImageLabel label : labels) {
    String text = label.getText();
    float confidence = label.getConfidence();
    int index = label.getIndex();
}

Kotlin

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

提升即時成效的訣竅

如要在即時應用程式中標記圖片，請按照下列規範操作，以達到最佳影格速率：

  • 節流對圖片標籤加註者的呼叫。如果圖片標籤器執行時有新的影片影格可用，請捨棄該影格。如需範例，請參閱快速入門範例應用程式中的 VisionProcessorBase 類別。
  • 如果您要使用圖片標籤工具的輸出內容，在輸入圖片上疊加圖像，請先取得結果，然後在單一步驟中算繪圖片並疊加圖像。這樣做的話，每個輸入影格只會轉譯到顯示表面一次。如需範例，請參閱快速入門範例應用程式中的 CameraSourcePreview 和 GraphicOverlay 類別。

  • 如果您使用 Camera2 API，請以 ImageFormat.YUV_420_888 格式擷取圖片。

    如果使用舊版 Camera API，請以 ImageFormat.NV21 格式擷取圖片。