Détecter et suivre des objets avec ML Kit sur Android

Vous pouvez utiliser ML Kit pour détecter et suivre des objets dans des images vidéo successives.

Lorsque vous transmettez une image à ML Kit, il détecte jusqu'à cinq objets dans l'image, ainsi que la position de chacun d'eux. Lorsque vous détectez des objets dans des flux vidéo, chacun d'eux possède un ID unique que vous pouvez utiliser pour le suivre d'une image à l'autre. Vous pouvez également activer la classification approximative des objets, qui attribue des libellés aux objets avec des descriptions de catégories générales.

Essayer

• Testez l'application exemple pour voir un exemple d'utilisation de cette API.
• Consultez l'application de démonstration Material Design pour une implémentation de bout en bout de cette API.

Avant de commencer

1. Dans le fichier build.gradle au niveau du projet, veillez à inclure le dépôt Maven de Google à la fois dans les sections buildscript et allprojects.
2. Ajoutez les dépendances pour les bibliothèques Android ML Kit au fichier Gradle au niveau de l'application de votre module, qui est généralement app/build.gradle :

   dependencies {
     // ...
   
     implementation 'com.google.mlkit:object-detection:17.0.2'
   
   }

1. Configurer le détecteur d'objets

Pour détecter et suivre des objets, commencez par créer une instance de ObjectDetector et spécifiez éventuellement les paramètres du détecteur que vous souhaitez modifier par rapport à ceux par défaut.

1. Configurez le détecteur d'objets pour votre cas d'utilisation avec un objet ObjectDetectorOptions. Vous pouvez modifier les paramètres suivants :

   Paramètres du détecteur d'objets
   Mode de détection	STREAM_MODE (par défaut) | SINGLE_IMAGE_MODE Dans STREAM_MODE (par défaut), le détecteur d'objets s'exécute avec une faible latence, mais peut produire des résultats incomplets (tels que des cadres de délimitation ou des libellés de catégorie non spécifiés) lors des premières invocations du détecteur. De plus, dans STREAM_MODE, le détecteur attribue des ID de suivi aux objets, que vous pouvez utiliser pour suivre les objets d'une image à l'autre. Utilisez ce mode lorsque vous souhaitez suivre des objets ou lorsque la faible latence est importante, par exemple lors du traitement de flux vidéo en temps réel. Dans SINGLE_IMAGE_MODE, le détecteur d'objets renvoie le résultat une fois le cadre de délimitation de l'objet déterminé. Si vous activez également la classification, le résultat est renvoyé une fois que le cadre de sélection et le libellé de catégorie sont disponibles. Par conséquent, la latence de détection est potentiellement plus élevée. De plus, dans SINGLE_IMAGE_MODE, aucun ID de suivi n'est attribué. Utilisez ce mode si la latence n'est pas critique et que vous ne souhaitez pas traiter les résultats partiels.
   Détecter et suivre plusieurs objets	false (par défaut) | true Indique s'il faut détecter et suivre jusqu'à cinq objets ou uniquement l'objet le plus visible (par défaut).
   Classer des objets	false (par défaut) | true Indique si les objets détectés doivent être classés dans des catégories générales. Lorsqu'il est activé, le détecteur d'objets classe les objets dans les catégories suivantes : articles de mode, aliments, articles pour la maison, lieux et plantes.

   L'API de détection et de suivi d'objets est optimisée pour ces deux cas d'utilisation principaux :

   • Détection et suivi en direct de l'objet le plus visible dans le viseur de la caméra.
   • Détection de plusieurs objets à partir d'une image statique.

   Pour configurer l'API pour ces cas d'utilisation :

   Kotlin

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

   Java

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

2. Obtenez une instance de ObjectDetector :

   Kotlin

   val objectDetector = ObjectDetection.getClient(options)

   Java

   ObjectDetector objectDetector = ObjectDetection.getClient(options);

2. Préparer l'image d'entrée

Le détecteur d'objets s'exécute directement à partir d'un Bitmap, d'un ByteBuffer NV21 ou d'un media.Image YUV_420_888. Nous vous recommandons de créer un InputImage à partir de ces sources si vous y avez un accès direct. Si vous construisez un InputImage à partir d'autres sources, nous gérerons la conversion en interne pour vous, mais cela pourrait être moins efficace.

Pour chaque frame de vidéo ou d'image d'une séquence, procédez comme suit :

Vous pouvez créer un objet InputImage à partir de différentes sources, chacune étant expliquée ci-dessous.

Utiliser un media.Image

Pour créer un objet InputImage à partir d'un objet media.Image, par exemple lorsque vous capturez une image à partir de l'appareil photo d'un appareil, transmettez l'objet media.Image et la rotation de l'image à InputImage.fromMediaImage().

Si vous utilisez la bibliothèque CameraX, les classes OnImageCapturedListener et ImageAnalysis.Analyzer calculent la valeur de rotation pour vous.

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
            // ...
        }
    }
}

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
          // ...
        }
    }
}

Si vous n'utilisez pas de bibliothèque d'appareil photo qui vous indique le degré de rotation de l'image, vous pouvez le calculer à partir du degré de rotation de l'appareil et de l'orientation du capteur de l'appareil photo dans l'appareil :

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
}
MLKitVisionImage.kt

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;
}

Ensuite, transmettez l'objet media.Image et la valeur du degré de rotation à InputImage.fromMediaImage() :

val image = InputImage.fromMediaImage(mediaImage, rotation)
MLKitVisionImage.kt

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

Utiliser un URI de fichier

Pour créer un objet InputImage à partir d'un URI de fichier, transmettez le contexte de l'application et l'URI de fichier à InputImage.fromFilePath(). Cela est utile lorsque vous utilisez un intent ACTION_GET_CONTENT pour inviter l'utilisateur à sélectionner une image dans son application Galerie.

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

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

Utiliser un ByteBuffer ou un ByteArray

Pour créer un objet InputImage à partir d'un ByteBuffer ou d'un ByteArray, commencez par calculer le degré de rotation de l'image, comme décrit précédemment pour l'entrée media.Image. Créez ensuite l'objet InputImage avec le tampon ou le tableau, ainsi que la hauteur, la largeur, le format d'encodage des couleurs et le degré de rotation de l'image :

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

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

Utiliser un Bitmap

Pour créer un objet InputImage à partir d'un objet Bitmap, effectuez la déclaration suivante :

val image = InputImage.fromBitmap(bitmap, 0)
MLKitVisionImage.kt

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

L'image est représentée par un objet Bitmap ainsi que par des degrés de rotation.

3. Traiter l'image

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

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

4. Obtenir des informations sur les objets détectés

Si l'appel à process() aboutit, une liste de DetectedObject est transmise à l'écouteur de réussite.

Chaque DetectedObject contient les propriétés suivantes :

for (detectedObject in detectedObjects) {
    val boundingBox = detectedObject.boundingBox
    val trackingId = detectedObject.trackingId
    for (label in detectedObject.labels) {
        val text = label.text
        if (PredefinedCategory.FOOD == text) {
            ...
        }
        val index = label.index
        if (PredefinedCategory.FOOD_INDEX == index) {
            ...
        }
        val confidence = label.confidence
    }
}

// The list of detected objects contains one item if multiple
// object detection wasn't enabled.
for (DetectedObject detectedObject : detectedObjects) {
    Rect boundingBox = detectedObject.getBoundingBox();
    Integer trackingId = detectedObject.getTrackingId();
    for (Label label : detectedObject.getLabels()) {
        String text = label.getText();
        if (PredefinedCategory.FOOD.equals(text)) {
            ...
        }
        int index = label.getIndex();
        if (PredefinedCategory.FOOD_INDEX == index) {
            ...
        }
        float confidence = label.getConfidence();
    }
}

Garantir une expérience utilisateur de qualité

Pour offrir une expérience utilisateur optimale, suivez ces consignes dans votre application :

• La détection d'objets dépend de la complexité visuelle de l'objet. Pour être détectés, les objets avec un petit nombre de caractéristiques visuelles peuvent avoir besoin d'occuper une plus grande partie de l'image. Vous devez fournir aux utilisateurs des conseils sur la façon de capturer des entrées qui fonctionnent bien avec le type d'objets que vous souhaitez détecter.
• Lorsque vous utilisez la classification, si vous souhaitez détecter des objets qui ne correspondent pas exactement aux catégories acceptées, implémentez un traitement spécial pour les objets inconnus.

Consultez également l'application de démonstration Material Design ML Kit et la collection de modèles Material Design pour les fonctionnalités optimisées par le machine learning.