Обнаружение лиц с помощью ML Kit на Android

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

Особенность Разделенный В комплекте
Выполнение Модель динамически загружается через Google Play Services. Модель статически привязывается к вашему приложению во время сборки.
Размер приложения Увеличение размера примерно на 800 КБ. Размер увеличился примерно на 6,9 МБ.
Время инициализации Возможно, придется подождать, пока модель загрузится, перед первым использованием. Модель доступна немедленно

Попробуйте это

Прежде чем начать

  1. В файле build.gradle уровня проекта обязательно включите репозиторий Maven от Google в разделы buildscript и allprojects .

  2. Добавьте зависимости для библиотек ML Kit Android в файл Gradle уровня приложения вашего модуля, который обычно называется app/build.gradle . Выберите одну из следующих зависимостей в зависимости от ваших потребностей:

    Для объединения модели с вашим приложением:

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

    Для использования модели в Google Play Services:

    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 , вы можете настроить приложение на автоматическую загрузку модели на устройство после установки из Play Маркета. Для этого добавьте следующее объявление в файл AndroidManifest.xml вашего приложения:

    <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 явно проверить доступность модели и запросить загрузку через API ModuleInstallClient сервисов Google Play.

    Если вы не включите загрузку моделей во время установки или не запросите явную загрузку, модель будет загружена при первом запуске детектора. Запросы, сделанные до завершения загрузки, не дадут результатов.

Правила ввода изображений

Для распознавания лиц необходимо использовать изображение размером не менее 480x360 пикселей. Для точного определения лиц ML Kit входные изображения должны содержать лица, представленные достаточным количеством пикселей. Как правило, каждое лицо, которое нужно обнаружить на изображении, должно иметь размер не менее 100x100 пикселей. Для определения контуров лиц ML Kit требуется более высокое разрешение: каждое лицо должно иметь размер не менее 200x200 пикселей.

При распознавании лиц в режиме реального времени также стоит учитывать общие размеры входных изображений. Изображения меньшего размера обрабатываются быстрее, поэтому для уменьшения задержки снимайте с более низким разрешением, но учитывайте вышеуказанные требования к точности и следите за тем, чтобы лицо объекта занимало как можно большую часть изображения. См. также советы по повышению производительности в режиме реального времени .

Плохая фокусировка изображения также может повлиять на точность. Если результаты неудовлетворительны, попросите пользователя переснять изображение.

Ориентация лица относительно камеры также может влиять на то, какие черты лица распознаёт ML Kit. См. раздел «Концепции распознавания лиц» .

1. Настройте детектор лиц

Если вы хотите изменить какие-либо настройки детектора лиц по умолчанию, прежде чем применять его к изображению, укажите их с помощью объекта FaceDetectorOptions . Вы можете изменить следующие параметры:

Настройки
setPerformanceMode PERFORMANCE_MODE_FAST (по умолчанию) | PERFORMANCE_MODE_ACCURATE

При распознавании лиц отдавайте предпочтение скорости или точности.

setLandmarkMode LANDMARK_MODE_NONE (по умолчанию) | LANDMARK_MODE_ALL

Стоит ли пытаться определить «ориентиры» лица: глаза, уши, нос, щеки, рот и т. д.

setContourMode CONTOUR_MODE_NONE (по умолчанию) | CONTOUR_MODE_ALL

Нужно ли определять контуры черт лица? Контуры определяются только для наиболее выступающего лица на изображении.

setClassificationMode CLASSIFICATION_MODE_NONE (по умолчанию) | CLASSIFICATION_MODE_ALL

Стоит ли классифицировать лица по таким категориям, как «улыбающиеся» и «глаза открыты».

setMinFaceSize float (по умолчанию: 0.1f )

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

enableTracking false (по умолчанию) | true

Присваивать ли лицам идентификатор, который можно использовать для отслеживания лиц на изображениях.

Обратите внимание, что при включении функции обнаружения контуров распознаётся только одно лицо, поэтому отслеживание лица не даёт полезных результатов. По этой причине, а также для повышения скорости обнаружения, не включайте одновременно обнаружение контуров и отслеживание лица.

Например:

Котлин

// 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()

Ява

// 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 обнаружить лица на изображении, создайте объект InputImage из Bitmap , media.Image , ByteBuffer , байтового массива или файла на устройстве. Затем передайте объект InputImage методу process FaceDetector .

Для распознавания лиц следует использовать изображение размером не менее 480x360 пикселей. При обнаружении лиц в реальном времени захват кадров с таким минимальным разрешением поможет сократить задержку.

Вы можете создать объект InputImage из разных источников, каждый из которых описан ниже.

Использование media.Image

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

Если вы используете библиотеку CameraX , классы OnImageCapturedListener и ImageAnalysis.Analyzer рассчитывают значение поворота автоматически.

Котлин

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
            // ...
        }
    }
}

Ява

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 вычисляет угол поворота изображения, вы можете рассчитать его на основе угла поворота устройства и ориентации датчика камеры в устройстве:

Котлин

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
}

Ява

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() :

Котлин

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 методу InputImage.fromFilePath() . Это полезно при использовании намерения ACTION_GET_CONTENT , чтобы предложить пользователю выбрать изображение из приложения-галереи.

Котлин

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 вычислите угол поворота изображения, как описано ранее для ввода media.Image . Затем создайте объект InputImage с буфером или массивом, а также с указанием высоты, ширины, формата кодировки цвета и угла поворота изображения:

Котлин

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
)

Ява

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 , сделайте следующее объявление:

Котлин

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)

Java

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

Изображение представлено объектом Bitmap вместе с градусами поворота.

3. Получите экземпляр FaceDetector

Котлин

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

Ява

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

4. Обработайте изображение.

Передайте изображение в метод process :

Котлин

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

Ява

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. Получите информацию об обнаруженных лицах

Если операция обнаружения лиц прошла успешно, прослушивателю событий передаётся список объектов Face . Каждый объект Face представляет лицо, обнаруженное на изображении. Для каждого лица можно получить его граничные координаты на входном изображении, а также любую другую информацию, которую вы настроили для поиска детектора лиц. Например:

Котлин

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
    }
}

Ява

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

При включении функции распознавания контуров лица вы получаете список точек для каждой обнаруженной черты лица. Эти точки представляют форму этой черты. Подробнее о представлении контуров см. в разделе «Концепции распознавания лиц» .

На следующем изображении показано, как эти точки сопоставляются с лицом. Щелкните изображение, чтобы увеличить его:

пример обнаруженной сетки контура лица

Распознавание лиц в реальном времени

Если вы хотите использовать функцию распознавания лиц в приложении реального времени, следуйте этим рекомендациям для достижения наилучшей частоты кадров:

  • Настройте детектор лиц на использование либо обнаружения контура лица, либо классификации и обнаружения ориентиров, но не обоих методов одновременно:

    Обнаружение контура
    Обнаружение ориентиров
    Классификация
    Обнаружение и классификация ориентиров
    Обнаружение контуров и обнаружение ориентиров
    Обнаружение и классификация контуров
    Обнаружение контуров, обнаружение ориентиров и классификация

  • Включить режим FAST (включен по умолчанию).

  • Рассмотрите возможность захвата изображений в более низком разрешении. Однако учитывайте требования API к размерам изображений.

  • Если вы используете API Camera или camera2 , ограничивайте количество вызовов детектора. Если во время работы детектора появляется новый видеокадр, удалите его. См. пример класса VisionProcessorBase в примере приложения для быстрого старта.
  • Если вы используете API CameraX , убедитесь, что стратегия обратного давления установлена ​​на значение по умолчанию ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST . Это гарантирует, что для анализа будет отправлено только одно изображение за раз. Если во время работы анализатора будут получены дополнительные изображения, они будут автоматически удалены и не будут поставлены в очередь на отправку. После закрытия анализируемого изображения вызовом ImageProxy.close() будет отправлено следующее по времени изображение.
  • Если вы используете выходные данные детектора для наложения графики на входное изображение, сначала получите результат из ML Kit, а затем визуализируйте изображение и наложение за один шаг. В этом случае визуализация на поверхности дисплея выполняется только один раз для каждого входного кадра. Пример см. в классах CameraSourcePreview и GraphicOverlay в примере приложения для быстрого старта.
  • Если вы используете API Camera2, снимайте изображения в формате ImageFormat.YUV_420_888 . Если вы используете более старую версию API Camera, снимайте изображения в формате ImageFormat.NV21 .