Обнаружение поз с помощью ML Kit на Android

ML Kit предоставляет два оптимизированных SDK для определения позы.

Попробуйте это

• Поэкспериментируйте с примером приложения, чтобы увидеть пример использования этого API.

Прежде чем начать

1. В файле build.gradle на уровне проекта обязательно включите репозиторий Google Maven как в buildscript , так и в разделы allprojects .

2. Добавьте зависимости для библиотек Android ML Kit в файл градиента уровня приложения вашего модуля, который обычно имеет app/build.gradle :

   dependencies {
     // If you want to use the base sdk
     implementation 'com.google.mlkit:pose-detection:18.0.0-beta5'
     // If you want to use the accurate sdk
     implementation 'com.google.mlkit:pose-detection-accurate:18.0.0-beta5'
   }
   

1. Создайте экземпляр PoseDetector

Опции PoseDetector

Чтобы обнаружить позу на изображении, сначала создайте экземпляр PoseDetector и при необходимости укажите настройки детектора.

Режим обнаружения

PoseDetector работает в двух режимах обнаружения. Убедитесь, что вы выбрали тот, который соответствует вашему варианту использования.

STREAM_MODE (по умолчанию)

Детектор позы сначала обнаружит самого заметного человека на изображении, а затем запустит определение позы. В последующих кадрах этап обнаружения человека не будет выполняться, пока человек не станет скрытым или не будет обнаружен с высокой степенью достоверности. Детектор позы попытается отследить наиболее выдающегося человека и вернуть его позу при каждом выводе. Это уменьшает задержку и упрощает обнаружение. Используйте этот режим, если вы хотите обнаружить позу в видеопотоке.

SINGLE_IMAGE_MODE

Детектор позы обнаружит человека, а затем запустит обнаружение позы. Этап обнаружения человека будет выполняться для каждого изображения, поэтому задержка будет выше, а отслеживание людей не будет выполняться. Используйте этот режим при использовании определения позы на статических изображениях или там, где отслеживание нежелательно.

Конфигурация оборудования

PoseDetector поддерживает несколько конфигураций оборудования для оптимизации производительности:

• CPU : запустите детектор, используя только CPU.
• CPU_GPU : запустить детектор, используя как ЦП, так и графический процессор.

При создании параметров детектора вы можете использовать API setPreferredHardwareConfigs для управления выбором оборудования. По умолчанию все конфигурации оборудования установлены как предпочтительные.

ML Kit учтет доступность, стабильность, правильность и задержку каждой конфигурации и выберет лучшую из предпочтительных конфигураций. Если ни одна из предпочтительных конфигураций не применима, конфигурация CPU будет автоматически использована в качестве резервной. ML Kit выполнит эти проверки и соответствующую подготовку неблокирующим способом перед включением какого-либо ускорения, поэтому, скорее всего, при первом запуске детектора ваш пользователь будет использовать CPU . После завершения всей подготовки лучшая конфигурация будет использоваться в следующих запусках.

Пример использования setPreferredHardwareConfigs :

• Чтобы позволить ML Kit выбрать лучшую конфигурацию, не вызывайте этот API.
• Если вы не хотите включать какое-либо ускорение, укажите только CPU .
• Если вы хотите использовать графический процессор для разгрузки процессора, даже если графический процессор может работать медленнее, передайте только CPU_GPU .

Укажите параметры детектора позы:

// Base pose detector with streaming frames, when depending on the pose-detection sdk
val options = PoseDetectorOptions.Builder()
    .setDetectorMode(PoseDetectorOptions.STREAM_MODE)
    .build()

// Accurate pose detector on static images, when depending on the pose-detection-accurate sdk
val options = AccuratePoseDetectorOptions.Builder()
    .setDetectorMode(AccuratePoseDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
    .build()

// Base pose detector with streaming frames, when depending on the pose-detection sdk
PoseDetectorOptions options =
   new PoseDetectorOptions.Builder()
       .setDetectorMode(PoseDetectorOptions.STREAM_MODE)
       .build();

// Accurate pose detector on static images, when depending on the pose-detection-accurate sdk
AccuratePoseDetectorOptions options =
   new AccuratePoseDetectorOptions.Builder()
       .setDetectorMode(AccuratePoseDetectorOptions.SINGLE_IMAGE_MODE)
       .build();

Наконец, создайте экземпляр PoseDetector . Передайте указанные вами параметры:

val poseDetector = PoseDetection.getClient(options)

PoseDetector poseDetector = PoseDetection.getClient(options);

2. Подготовьте входное изображение

Чтобы обнаружить позы на изображении, создайте объект InputImage из Bitmap , media.Image , ByteBuffer , байтового массива или файла на устройстве. Затем передайте объект InputImage в PoseDetector .

Для определения позы следует использовать изображение размером не менее 480x360 пикселей. Если вы распознаете позы в реальном времени, съемка кадров с этим минимальным разрешением может помочь уменьшить 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 вычисляют значение поворота за вас.

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
          // ...
        }
    }
}

Если вы не используете библиотеку камер, которая дает вам степень поворота изображения, вы можете рассчитать ее на основе степени поворота устройства и ориентации датчика камеры в устройстве:

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;
}

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

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

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 приложения галереи.

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();
}

Использование ByteBuffer или ByteArray

Чтобы создать объект InputImage из ByteBuffer или ByteArray , сначала вычислите степень поворота изображения, как описано ранее для ввода media.Image . Затем создайте объект InputImage с буфером или массивом вместе с высотой, шириной изображения, форматом цветовой кодировки и степенью поворота:

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

Использование Bitmap

Чтобы создать объект InputImage из объекта Bitmap , сделайте следующее объявление:

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

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

Изображение представлено объектом Bitmap вместе с градусами поворота.

3. Обработка изображения

Передайте подготовленный объект InputImage в метод process PoseDetector .

Task<Pose> result = poseDetector.process(image)
       .addOnSuccessListener { results ->
           // Task completed successfully
           // ...
       }
       .addOnFailureListener { e ->
           // Task failed with an exception
           // ...
       }

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

4. Получить информацию об обнаруженной позе

Если на изображении обнаружен человек, API обнаружения позы возвращает объект Pose с 33 объектами PoseLandmark .

Если человек не находился полностью внутри изображения, модель присваивает координаты недостающих ориентиров за пределами кадра и присваивает им низкие значения InFrameConfidence.

Если в кадре не было обнаружено ни одного человека, объект Pose не содержит PoseLandmark s.

// Get all PoseLandmarks. If no person was detected, the list will be empty
val allPoseLandmarks = pose.getAllPoseLandmarks()

// Or get specific PoseLandmarks individually. These will all be null if no person
// was detected
val leftShoulder = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_SHOULDER)
val rightShoulder = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_SHOULDER)
val leftElbow = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_ELBOW)
val rightElbow = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_ELBOW)
val leftWrist = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_WRIST)
val rightWrist = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_WRIST)
val leftHip = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_HIP)
val rightHip = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_HIP)
val leftKnee = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_KNEE)
val rightKnee = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_KNEE)
val leftAnkle = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_ANKLE)
val rightAnkle = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_ANKLE)
val leftPinky = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_PINKY)
val rightPinky = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_PINKY)
val leftIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_INDEX)
val rightIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_INDEX)
val leftThumb = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_THUMB)
val rightThumb = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_THUMB)
val leftHeel = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_HEEL)
val rightHeel = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_HEEL)
val leftFootIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_FOOT_INDEX)
val rightFootIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_FOOT_INDEX)
val nose = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.NOSE)
val leftEyeInner = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EYE_INNER)
val leftEye = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EYE)
val leftEyeOuter = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EYE_OUTER)
val rightEyeInner = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EYE_INNER)
val rightEye = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EYE)
val rightEyeOuter = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EYE_OUTER)
val leftEar = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EAR)
val rightEar = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EAR)
val leftMouth = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_MOUTH)
val rightMouth = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_MOUTH)

// Get all PoseLandmarks. If no person was detected, the list will be empty
List<PoseLandmark> allPoseLandmarks = pose.getAllPoseLandmarks();

// Or get specific PoseLandmarks individually. These will all be null if no person
// was detected
PoseLandmark leftShoulder = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_SHOULDER);
PoseLandmark rightShoulder = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_SHOULDER);
PoseLandmark leftElbow = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_ELBOW);
PoseLandmark rightElbow = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_ELBOW);
PoseLandmark leftWrist = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_WRIST);
PoseLandmark rightWrist = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_WRIST);
PoseLandmark leftHip = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_HIP);
PoseLandmark rightHip = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_HIP);
PoseLandmark leftKnee = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_KNEE);
PoseLandmark rightKnee = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_KNEE);
PoseLandmark leftAnkle = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_ANKLE);
PoseLandmark rightAnkle = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_ANKLE);
PoseLandmark leftPinky = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_PINKY);
PoseLandmark rightPinky = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_PINKY);
PoseLandmark leftIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_INDEX);
PoseLandmark rightIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_INDEX);
PoseLandmark leftThumb = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_THUMB);
PoseLandmark rightThumb = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_THUMB);
PoseLandmark leftHeel = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_HEEL);
PoseLandmark rightHeel = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_HEEL);
PoseLandmark leftFootIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_FOOT_INDEX);
PoseLandmark rightFootIndex = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_FOOT_INDEX);
PoseLandmark nose = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.NOSE);
PoseLandmark leftEyeInner = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EYE_INNER);
PoseLandmark leftEye = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EYE);
PoseLandmark leftEyeOuter = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EYE_OUTER);
PoseLandmark rightEyeInner = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EYE_INNER);
PoseLandmark rightEye = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EYE);
PoseLandmark rightEyeOuter = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EYE_OUTER);
PoseLandmark leftEar = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_EAR);
PoseLandmark rightEar = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_EAR);
PoseLandmark leftMouth = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.LEFT_MOUTH);
PoseLandmark rightMouth = pose.getPoseLandmark(PoseLandmark.RIGHT_MOUTH);

Советы по повышению производительности

Качество результатов зависит от качества входного изображения:

• Чтобы ML Kit мог точно определить позу, человек на изображении должен быть представлен достаточным количеством пиксельных данных; для достижения наилучшего качества размер объекта должен быть не менее 256x256 пикселей.
• Если вы обнаруживаете позу в приложении реального времени, вам также может потребоваться учитывать общие размеры входных изображений. Изображения меньшего размера можно обрабатывать быстрее, поэтому, чтобы уменьшить задержку, снимайте изображения с более низким разрешением, но помните о вышеуказанных требованиях к разрешению и следите за тем, чтобы объект занимал как можно большую часть изображения.
• Плохая фокусировка изображения также может повлиять на точность. Если вы не получили приемлемых результатов, попросите пользователя повторно сделать снимок.

Если вы хотите использовать определение позы в приложении реального времени, следуйте этим рекомендациям для достижения наилучшей частоты кадров:

• Используйте базовый SDK для обнаружения поз и STREAM_MODE .
• Рассмотрите возможность захвата изображений с более низким разрешением. Однако также имейте в виду требования к размеру изображения этого API.
• Если вы используете API-интерфейс Camera или camera2 , регулируйте вызовы детектора. Если новый видеокадр становится доступным во время работы детектора, удалите этот кадр. Пример см. в классе VisionProcessorBase в примере приложения для быстрого запуска.
• Если вы используете API CameraX , убедитесь, что для стратегии обратного давления установлено значение по умолчанию ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST . Это гарантирует, что для анализа одновременно будет передано только одно изображение. Если во время занятости анализатора создаются дополнительные изображения, они будут автоматически удалены и не будут поставлены в очередь для доставки. Как только анализируемое изображение будет закрыто с помощью вызова ImageProxy.close(), будет доставлено следующее последнее изображение.
• Если вы используете выходные данные детектора для наложения графики на входное изображение, сначала получите результат из ML Kit, затем визуализируйте изображение и наложите его за один шаг. Это визуализируется на поверхности дисплея только один раз для каждого входного кадра. Пример см. в классах CameraSourcePreview и GraphicOverlay в примере приложения для быстрого запуска.
• Если вы используете API Camera2, захватывайте изображения в формате ImageFormat.YUV_420_888 . Если вы используете более старый API камеры, захватывайте изображения в формате ImageFormat.NV21 .

Следующие шаги

• Чтобы узнать, как использовать ориентиры поз для классификации поз, см. Советы по классификации поз .