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AutoML でトレーニングされたモデルを使用して画像にラベルを付ける（Android）

AutoML Vision Edge を使用して独自のモデルをトレーニングした後、そのモデルをアプリで使用して画像にラベルを付けることができます。 AutoML Vision Edge からトレーニングされたモデルを統合するには、アプリのアセットフォルダにモデルをバンドルする方法と、Firebase から動的にダウンロードする方法の 2 つがあります。

モデルのバンドルオプション
アプリにバンドルする	モデルはアプリの APK の一部であるこのモデルは、Android デバイスがオフラインのときでもすぐに利用可能 Firebase プロジェクトは不要
Firebase でホストする	モデルを Firebase Machine Learning にアップロードしてホストする APK のサイズを小さくするモデルがオンデマンドでダウンロードされるアプリを再公開することなくモデルの更新を push できる Firebase Remote Config による簡単な A/B テスト Firebase プロジェクトが必要

試してみる

サンプルアプリを試して、この API の使用例を確認してください。

始める前に

1. プロジェクトレベルの build.gradle ファイル内で、buildscript セクションと allprojects セクションの両方に Google の Maven リポジトリを組み込みます。

2. ML Kit Android ライブラリの依存関係をモジュールのアプリレベルの Gradle ファイル（通常は app/build.gradle）に追加します。アプリとモデルをバンドルする場合:

    dependencies {
      // ...
      // Image labeling feature with bundled automl model
      implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-automl:16.2.1'
    }

Firebase からモデルを動的にダウンロードするには、linkFirebase 依存関係を追加します。

    dependencies {
      // ...
      // Image labeling feature with automl model downloaded
      // from firebase
      implementation 'com.google.mlkit:image-labeling-automl:16.2.1'
      implementation 'com.google.mlkit:linkfirebase:16.0.1'
    }

3. モデルをダウンロードする場合は、Firebase を Android プロジェクトに追加してください（まだ行っていない場合）。これは、モデルをバンドルする場合には必要ありません。

1. モデルを読み込む

ローカルモデルソースを構成する

モデルをアプリにバンドルするには:

1. Firebase コンソールからダウンロードした zip アーカイブ内のモデルとそのメタデータを抽出します。ダウンロードしたファイルは修正せずにそのまま使用することをおすすめします（ファイル名を含めて）。

2. モデルとそのメタデータファイルをアプリパッケージに含めます。

a. プロジェクトにアセットフォルダがない場合は、app/ フォルダを右クリックし、次に [新規] > [フォルダ] > [Assets フォルダ] の順にクリックして作成します。

b. モデルファイルを格納するために、Assets フォルダの下にサブフォルダを作成します。

c. ファイル model.tflite、dict.txt、manifest.json をサブフォルダにコピーします（3 つのファイルはすべて同じフォルダに配置する必要があります）。

3. アプリのビルド時に Gradle がモデルファイルを圧縮しないように、アプリの build.gradle ファイルに以下を追加します。

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

モデルファイルはアプリパッケージに含められ、ML Kit から生のアセットとして使用できます。

注: Android Gradle プラグインのバージョン 4.1 以降、デフォルトでは noCompress リストに .tflite が追加され、上記は不要になります。

4. モデルマニフェストファイルへのパスを指定して LocalModel オブジェクトを作成します。

Kotlin

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

Java

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

Firebase によってホストされるモデルソースを構成する

リモートでホストされるモデルを使用するには、RemoteModel オブジェクトを作成します。その際に、モデルを公開したときに割り当てた名前を指定します。

Kotlin

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

Java

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

次に、ダウンロードを許可する条件を指定してモデルのダウンロードタスクを開始します。モデルがデバイスにない場合、または新しいバージョンのモデルが使用可能な場合、このタスクは Firebase から非同期でモデルをダウンロードします。

Kotlin

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

Java

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

多くのアプリは、初期化コードでモデルのダウンロードタスクを開始しますが、モデルを使用する前に開始することもできます。

モデルから画像ラベラーを作成する

モデルソースを構成したら、そのソースのいずれか 1 つから ImageLabeler オブジェクトを作成します。

ローカルバンドルモデルのみがある場合は AutoMLImageLabelerLocalModel オブジェクトからラベラーを作成し、必要な信頼スコアのしきい値を構成するだけで済みます（モデルを評価するを参照）。

Kotlin

val autoMLImageLabelerOptions = AutoMLImageLabelerOptions.Builder(localModel)
    .setConfidenceThreshold(0)  // Evaluate your model in the Firebase console
                                // to determine an appropriate value.
    .build()
val labeler = ImageLabeling.getClient(autoMLImageLabelerOptions)

Java

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

リモートでホストされるモデルがある場合は、そのモデルを実行する前にダウンロード済みであることを確認する必要があります。モデルのダウンロードタスクのステータスは、モデルマネージャーの isModelDownloaded() メソッドを使用して確認できます。

この確認はラベラーの実行前に行う必要がありますが、リモートでホストされるモデルとローカルにバンドルされたモデルの両方がある場合は、画像ラベラーのインスタンス化時にこのチェックを行うことをおすすめします。ダウンロードされている場合はリモートモデルからラベラーを作成し、ダウンロードされていない場合はローカルモデルからラベラーを作成します。

Kotlin

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

Java

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

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

リモートでホストされたモデルのみがある場合は、モデルがダウンロード済みであることを確認するまで、モデルに関連する機能を無効にする必要があります（UI の一部をグレー表示または非表示にするなど）。確認はモデルマネージャーの download() メソッドにリスナーを接続して行います。

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.
    }

Java

RemoteModelManager.getInstance().download(remoteModel, conditions)
        .addOnSuccessListener(new OnSuccessListener() {
            @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.
            }
        });

2. 入力画像を準備する

次に、ラベルを付ける画像ごとに、画像から InputImage オブジェクトを作成します。Bitmap を使用するか、Camera2 API（YUV_420_888 media.Image）を使用すると、画像ラベラーの処理が速くなります。可能であれば、このフォーマットの使用をおすすめします。

さまざまなソースから InputImage オブジェクトを作成できます。各ソースは次のとおりです。

`media.Image` の使��

media.Image オブジェクトから InputImage オブジェクトを作成するには（デバイスのカメラから画像をキャプチャする場合など）、media.Image オブジェクトと画像の回転を InputImage.fromMediaImage() に渡します。

CameraX ライブラリを使用する場合は、OnImageCapturedListener クラスと ImageAnalysis.Analyzer クラスによって回転値が計算されます。

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
          // ...
        }
    }
}

画像の回転角度を取得するカメラライブラリを使用しない場合は、デバイスの回転角度とデバイス内のカメラセンサーの向きから計算できます。

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
}MLKitVisionImage.kt

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;
}

次に、media.Image オブジェクトと回転角度値を InputImage.fromMediaImage() に渡します。

Kotlin

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

Java

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

ファイル URI の使用

ファイルの URI から InputImage オブジェクトを作成するには、アプリコンテキストとファイルの URI を InputImage.fromFilePath() に渡します。これは、ACTION_GET_CONTENT インテントを使用して、ギャラリーアプリから画像を選択するようにユーザーに促すときに便利です。

Kotlin

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

Java

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

`ByteBuffer` または `ByteArray` の使用

ByteBuffer または ByteArray から InputImage オブジェクトを作成するには、media.Image 入力について上記のように、まず画像の回転角度を計算します。次に、画像の高さ、幅、カラーエンコード形式、回転角度とともに、バッファまたは配列を含む InputImage オブジェクトを作成します。

Kotlin

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

Java

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

`Bitmap` の使用

Bitmap オブジェクトから InputImage オブジェクトを作成するには、次の宣言を行います。

Kotlin

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

Java

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

画像は Bitmap オブジェクトと回転角度で表されます。

3. 画像ラベラーを実行する

画像内のオブジェクトにラベルを付けるには、image オブジェクトを ImageLabeler の process() メソッドに渡します。

Kotlin

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

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
                // ...
            }
        });ImageLabelingActivity.java

注: CameraX API を使用している場合は、使用を終えたら必ず ImageProxy を閉じてください。たとえば、process メソッドから返された Task に OnCompleteListener を追加します。例については、クイックスタートサンプルアプリの VisionProcessorBase クラスをご覧ください。

4. ラベル付きオブジェクトに関する情報を取得する

画像のラベル付けオペレーションが成功すると、ImageLabel オブジェクトのリストが成功リスナーに渡されます。各 ImageLabel ��ブジェクトは画像内でラベル付けされたものを表します。各ラベルのテキストの説明、マッチの信頼スコア、マッチのインデックスを取得できます。次に例を示します。

Kotlin

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

Java

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

リアルタイムのパフォーマンスを改善するためのヒント

リアルタイムのアプリケーションで画像にラベルを付ける場合は、適切なフレームレートを得るために次のガイドラインに従ってください。

Camera API または camera2 API を使用する場合は、画像ラベラーへの呼び出しをスロットルします。画像ラベラーの実行中に新しい動画フレームが使用可能になった場合は、そのフレームをドロップします。例については、クイックスタートサンプルアプリの VisionProcessorBase クラスをご覧ください。
CameraX API を使用する場合は、バックプレッシャー戦略がデフォルト値 ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST に設定されていることを確認してください。これにより、一度に分析のために配信される画像は 1 つだけになります。アナライザがビジー状態のときにさらに画像が生成された場合、それらの画像は自動的に破棄され、配信キューには追加されません。分析中の画像が ImageProxy.close() を呼び出されて閉じられると、次に最新の画像が配信されます。
画像ラベラーの出力を使用して入力画像の上にグラフィックスをオーバーレイする場合は、まず ML Kit から検出結果を取得し、画像とオーバーレイを 1 つのステップでレンダリングします。これにより、ディスプレイサーフェスへのレンダリングは入力フレームごとに 1 回で済みます。例については、クイックスタートサンプルアプリの CameraSourcePreview クラスと GraphicOverlay クラスをご覧ください。
Camera2 API を使用する場合は、ImageFormat.YUV_420_888 形式で画像をキャプチャします。古い Camera API を使用する場合は、ImageFormat.NV21 形式で画像をキャプチャします。

AutoML でトレーニングされたモデルを使用して画像にラベルを付ける（Android）

試してみる

始める前に

1. モデルを読み込む

ローカル モデルソースを構成する

Kotlin

Java

Firebase によってホストされるモデルソースを構成する

Kotlin

Java

Kotlin

Java

モデルから画像ラベラーを作成する

Kotlin

Java

Kotlin

Java

Kotlin

Java

2. 入力画像を準備する

media.Image の使��

Kotlin

Java

Kotlin

Java

Kotlin

Java

ファイル URI の使用

Kotlin

Java

ByteBuffer または ByteArray の使用

Kotlin

Java

Bitmap の使用

Kotlin

Java

3. 画像ラベラーを実行する

Kotlin

Java

4. ラベル付きオブジェクトに関する情報を取得する

Kotlin

Java

リアルタイムのパフォーマンスを改善するためのヒント

ローカルモデルソースを構成する

`media.Image` の使��

`ByteBuffer` または `ByteArray` の使用

`Bitmap` の使用