Обнаружение лиц с помощью ML Kit на Android

Вы можете использовать ML Kit для обнаружения лиц на изображениях и видео.

ФункцияБез пакетаПакетный
РеализацияМодель динамически скачивается через сервисы Google Play.Модель статически связана с приложением во время сборки.
Размер приложенияРазмер увеличивается примерно на 800 КБ.Размер увеличится примерно на 6,9 МБ.
Время инициализацииПеред первым использованием может потребоваться дождаться скачивания модели.Модель доступна сразу

Попробовать

Подготовка

  1. В файле build.gradle на уровне проекта добавьте репозиторий Maven от Google в разделы buildscript и allprojects.

  2. Добавьте зависимости для библиотек ML Kit для Android в файл Gradle на уровне приложения, который обычно называется app/build.gradle. Выберите одну из следующих зависимостей в соответствии со своими потребностями:

    Если вы хотите встроить модель в приложение:

    dependencies {
      // ...
      // Use this dependency to bundle the model with your app
      implementation 'com.google.mlkit:face-detection:16.1.7'
    }
    

    Для использования модели в сервисах Google Play:

    dependencies {
      // ...
      // Use this dependency to use the dynamically downloaded model in Google Play Services
      implementation 'com.google.android.gms:play-services-mlkit-face-detection:17.1.0'
    }
    
  3. Если вы решите использовать модель в сервисах Google Play, то можете настроить приложение так, чтобы оно автоматически скачивало модель на устройство после установки из Google Play. Для этого добавьте в файл AndroidManifest.xml приложения следующую декларацию:

    <application ...>
          ...
          <meta-data
              android:name="com.google.mlkit.vision.DEPENDENCIES"
              android:value="face" >
          <!-- To use multiple models: android:value="face,model2,model3" -->
    </application>
    

    Вы также можете проверить доступность модели и запросить ее скачивание через ModuleInstallClient API сервисов Google Play.

    Если вы не включите скачивание модели во время установки или не запросите явное скачивание, модель будет скачана при первом запуске детектора. Запросы, сделанные до завершения скачивания, не принесут результатов.

Требования к исходным изображениям

Для распознавания лиц используйте изображение размером не менее 480 x 360 пикселей. Чтобы ML Kit мог точно обнаруживать лица, входные изображения должны содержать лица, представленные достаточным количеством пиксельных данных. В целом, каждое лицо, которое вы хотите обнаружить на изображении, должно быть не менее 100x100 пикселей. Если вы хотите распознавать контуры лиц, ML Kit требуется более высокое разрешение: каждое лицо должно быть не менее 200x200 пикселей.

Если вы распознаете лица в приложении, работающем в реальном времени, вам также может потребоваться учитывать общие размеры входных изображений. Изображения меньшего размера обрабатываются быстрее, поэтому для уменьшения задержки делайте снимки с более низким разрешением, но помните о приведенных выше требованиях к точности и следите за тем, чтобы лицо объекта занимало как можно большую часть изображения. Также ознакомьтесь с советами по повышению эффективности в реальном времени.

Плохая фокусировка изображения также может повлиять на точность. Если вы не получите приемлемых результатов, попросите пользователя сделать снимок заново.

Ориентация лица относительно камеры также может повлиять на то, какие черты лица обнаруживает ML Kit. Подробнее о распознавании лиц…

1. Настройте детектор лиц.

Если вы хотите изменить настройки распознавания лиц по умолчанию, задайте их с помощью объекта FaceDetectorOptions. Укажите следующие параметры:

Настройки
setPerformanceMode PERFORMANCE_MODE_FAST (по умолчанию) | PERFORMANCE_MODE_ACCURATE

Выберите, что важнее при распознавании лиц: скорость или точность.

setLandmarkMode LANDMARK_MODE_NONE (по умолчанию) | LANDMARK_MODE_ALL

Определяет, нужно ли пытаться распознать "ориентиры" на лице: глаза, уши, нос, щеки, рот и т. д.

setContourMode CONTOUR_MODE_NONE (по умолчанию) | CONTOUR_MODE_ALL

Определять ли контуры черт лица. Контуры определяются только для самого заметного лица на изображении.

setClassificationMode CLASSIFICATION_MODE_NONE (по умолчанию) | CLASSIFICATION_MODE_ALL

Определяет, нужно ли классифицировать лица по категориям, например "улыбается" и "глаза открыты".

setMinFaceSize float (по умолчанию: 0.1f)

Задает наименьший желаемый размер лица, выраженный как отношение ширины головы к ширине изображения.

enableTracking false (по умолчанию) | true

Нужно ли присваивать лицам идентификаторы, которые можно использовать для отслеживания лиц на изображениях.

Обратите внимание, что при включенном распознавании контуров обнаруживается только одно лицо, поэтому отслеживание лиц не дает полезных результатов. По этой причине, а также для повышения скорости обнаружения не включайте одновременно обнаружение контуров и отслеживание лиц.

Пример:

Kotlin

// High-accuracy landmark detection and face classification
val highAccuracyOpts = FaceDetectorOptions.Builder()
        .setPerformanceMode(FaceDetectorOptions.PERFORMANCE_MODE_ACCURATE)
        .setLandmarkMode(FaceDetectorOptions.LANDMARK_MODE_ALL)
        .setClassificationMode(FaceDetectorOptions.CLASSIFICATION_MODE_ALL)
        .build()

// Real-time contour detection
val realTimeOpts = FaceDetectorOptions.Builder()
        .setContourMode(FaceDetectorOptions.CONTOUR_MODE_ALL)
        .build()

Java

// High-accuracy landmark detection and face classification
FaceDetectorOptions highAccuracyOpts =
        new FaceDetectorOptions.Builder()
                .setPerformanceMode(FaceDetectorOptions.PERFORMANCE_MODE_ACCURATE)
                .setLandmarkMode(FaceDetectorOptions.LANDMARK_MODE_ALL)
                .setClassificationMode(FaceDetectorOptions.CLASSIFICATION_MODE_ALL)
                .build();

// Real-time contour detection
FaceDetectorOptions realTimeOpts =
        new FaceDetectorOptions.Builder()
                .setContourMode(FaceDetectorOptions.CONTOUR_MODE_ALL)
                .build();

2. Подготовьте входное изображение

Чтобы распознать лица на изображении, создайте объект InputImage из Bitmap, media.Image, ByteBuffer, массива байтов или файла на устройстве. Затем передайте объект InputImage методу process объекта FaceDetector.

Для распознавания лиц следует использовать изображение размером не менее 480 x 360 пикселей. Если вы распознаете лица в реальном времени, захват кадров с таким минимальным разрешением поможет уменьшить задержку.

Объект InputImage можно создать из разных источников, каждый из которых описан ниже.

Использование media.Image

Чтобы создать объект InputImage из объекта media.Image, например при съемке изображения с помощью камеры устройства, передайте объект media.Image и поворот изображения в InputImage.fromMediaImage().

Если вы используете библиотеку CameraX, классы OnImageCapturedListener и ImageAnalysis.Analyzer рассчитают значение поворота за вас.

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) {
        Image mediaImage = imageProxy.getImage();
        if (mediaImage != null) {
          InputImage image =
                InputImage.fromMediaImage(mediaImage, imageProxy.getImageInfo().getRotationDegrees());
          // Pass image to an ML Kit Vision API
          // ...
        }
    }
}

Если вы не используете библиотеку камеры, которая предоставляет угол поворота изображения, вы можете рассчитать его на основе угла поворота устройства и ориентации датчика камеры в устройстве:

Kotlin

private val ORIENTATIONS = SparseIntArray()

init {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 0)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 90)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 180)
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 270)
}

/**
 * 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, isFrontFacing: Boolean): 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)

    // Get the device's sensor orientation.
    val cameraManager = activity.getSystemService(CAMERA_SERVICE) as CameraManager
    val sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION)!!

    if (isFrontFacing) {
        rotationCompensation = (sensorOrientation + rotationCompensation) % 360
    } else { // back-facing
        rotationCompensation = (sensorOrientation - rotationCompensation + 360) % 360
    }
    return rotationCompensation
}

Java

private static final SparseIntArray ORIENTATIONS = new SparseIntArray();
static {
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 0);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 90);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 180);
    ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 270);
}

/**
 * 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, boolean isFrontFacing)
        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);

    // Get the device's sensor orientation.
    CameraManager cameraManager = (CameraManager) activity.getSystemService(CAMERA_SERVICE);
    int sensorOrientation = cameraManager
            .getCameraCharacteristics(cameraId)
            .get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);

    if (isFrontFacing) {
        rotationCompensation = (sensorOrientation + rotationCompensation) % 360;
    } else { // back-facing
        rotationCompensation = (sensorOrientation - rotationCompensation + 360) % 360;
    }
    return rotationCompensation;
}

Затем передайте объект media.Image и значение угла поворота в InputImage.fromMediaImage():

Kotlin

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)

Java

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

Использование URI файла

Чтобы создать объект InputImage из URI файла, передайте контекст приложения и URI файла в InputImage.fromFilePath(). Это полезно, когда вы используете намерение ACTION_GET_CONTENT, чтобы предложить пользователю выбрать изображение из галереи.

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();
}

Использование ByteBuffer или ByteArray

Чтобы создать объект InputImage из ByteBuffer или ByteArray, сначала рассчитайте угол поворота изображения, как описано выше для входных данных media.Image. Затем создайте объект InputImage с буфером или массивом, а также высотой, шириной, форматом кодирования цвета и углом поворота изображения:

Kotlin

val image = InputImage.fromByteBuffer(
        byteBuffer,
        /* image width */ 480,
        /* image height */ 360,
        rotationDegrees,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
)
// Or:
val image = InputImage.fromByteArray(
        byteArray,
        /* 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
);
// Or:
InputImage image = InputImage.fromByteArray(
        byteArray,
        /* image width */480,
        /* image height */360,
        rotation,
        InputImage.IMAGE_FORMAT_NV21 // or IMAGE_FORMAT_YV12
);

Использование Bitmap

Чтобы создать объект InputImage из объекта Bitmap, добавьте следующий код:

Kotlin

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)

Java

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

Изображение представлено объектом Bitmap и углом поворота.

3. Получите экземпляр FaceDetector

Kotlin

val detector = FaceDetection.getClient(options)
// Or, to use the default option:
// val detector = FaceDetection.getClient();

Java

FaceDetector detector = FaceDetection.getClient(options);
// Or use the default options:
// FaceDetector detector = FaceDetection.getClient();

4. Обработка изображения

Передайте изображение в метод process:

Kotlin

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

Java

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

5. Получение информации о распознанных лицах

Если распознавание лиц выполнено успешно, список объектов Face передается в прослушиватель успешного выполнения. Каждый объект Face представляет лицо, обнаруженное на изображении. Для каждого лица вы можете получить его ограничивающие координаты на входном изображении, а также любую другую информацию, которую вы настроили для детектора лиц. Пример:

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(FaceLandmark.LEFT_EAR)
    leftEar?.let {
        val leftEarPos = leftEar.position
    }

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

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

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

Java

for (Face 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):
    FaceLandmark leftEar = face.getLandmark(FaceLandmark.LEFT_EAR);
    if (leftEar != null) {
        PointF leftEarPos = leftEar.getPosition();
    }

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

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

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

Пример контуров лица

Если включено распознавание контуров лица, вы получите список точек для каждой обнаруженной черты лица. Эти точки определяют форму объекта. Подробные сведения о том, как представлены контуры, можно найти в статье Основные понятия, связанные с распознаванием лиц.

На изображении ниже показано, как эти точки соотносятся с лицом. Нажмите на изображение, чтобы увеличить его.

пример сетки контура лица

Распознавание лиц в реальном времени

Если вы хотите использовать распознавание лиц в приложении, работающем в реальном времени, следуйте этим рекомендациям, чтобы добиться наилучшей частоты кадров:

  • Настройте детектор лиц на использование либо обнаружения контуров лица, либо классификации и обнаружения ориентиров, но не того и другого:

    Распознавание контуров
    Распознавание ориентиров
    Классификация
    Распознавание ориентиров и классификация
    Распознавание контуров и ориентиров
    Распознавание контуров и классификация
    Распознавание контуров и ориентиров, а также классификация

  • Включите режим FAST (включен по умолчанию).

  • Попробуйте сделать снимки с более низким разрешением. Однако также учитывайте требования этого API к размерам изображений.

  • Если вы используете API Camera или camera2, ограничьте вызовы детектора. Если во время работы детектора становится доступен новый кадр видео, отбросьте его. Пример можно найти в классе VisionProcessorBase в примере приложения из краткого руководства.
  • Если вы используете API CameraX, убедитесь, что для стратегии противодавления задано значение по умолчанию ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST. Это гарантирует, что для анализа будет отправляться только одно изображение за раз. Если во время работы анализатора будут созданы дополнительные изображения, они будут автоматически удалены и не будут поставлены в очередь на доставку. После того как анализируемое изображение будет закрыто вызовом ImageProxy.close(), будет доставлено следующее последнее изображение.
  • Если вы используете выходные данные детектора для наложения графики на входное изображение, сначала получите результат от ML Kit, а затем визуализируйте изображение и наложение за один шаг. Это приводит к отрисовке на поверхности экрана только один раз для каждого входного кадра. Пример можно найти в классах CameraSourcePreview и GraphicOverlay в примере приложения из краткого руководства.
  • Если вы используете Camera2 API, делайте снимки в формате ImageFormat.YUV_420_888. Если вы используете старый Camera API, делайте снимки в формате ImageFormat.NV21.