Guida al rilevamento dei punti di riferimento dei volti per Android

L'attività MediaPipe Face Landmarker consente di rilevare i punti di riferimento del volto e le espressioni facciali in immagini e video. Puoi utilizzare questa attività per identificare le espressioni facciali umane, applicare filtri ed effetti facciali e creare avatar virtuali. Questa attività utilizza modelli di machine learning (ML) che possono funzionare con singole immagini o con un flusso continuo di immagini. L'attività restituisce punti di riferimento del volto tridimensionali, punteggi di blendshape (coefficienti che rappresentano l'espressione facciale) per dedurre superfici facciali dettagliate in tempo reale e matrici di trasformazione per eseguire le trasformazioni necessarie per il rendering degli effetti.

Il codice campione descritto in queste istruzioni è disponibile su GitHub. Per saperne di più sulle funzionalità, sui modelli e sulle opzioni di configurazione di questa attività, consulta la panoramica.

Esempio di codice

Il codice di esempio di MediaPipe Tasks è una semplice implementazione di un'app Face Landmarker per Android. L'esempio utilizza la videocamera di un dispositivo Android fisico per rilevare i volti in un flusso video continuo. L'app può anche rilevare i volti in immagini e video della galleria del dispositivo.

Puoi utilizzare l'app come punto di partenza per la tua app per Android o farvi riferimento quando modifichi un'app esistente. Il codice di esempio di Face Landmarker è ospitato su GitHub.

Scarica il codice

Le istruzioni riportate di seguito mostrano come creare una copia locale del codice di esempio utilizzando lo strumento a riga di comando git.

Per scaricare il codice di esempio:

1. Clona il repository Git utilizzando il seguente comando:

   git clone https://github.com/google-ai-edge/mediapipe-samples
   

2. (Facoltativo) Configura l'istanza Git per utilizzare il controllo sparso, in modo da avere solo i file per l'app di esempio Face Landmarker:

   cd mediapipe-samples
   git sparse-checkout init --cone
   git sparse-checkout set examples/face_landmarker/android
   

Dopo aver creato una versione locale del codice di esempio, puoi importare il progetto in Android Studio ed eseguire l'app. Per istruzioni, consulta la Guida alla configurazione per Android.

Componenti chiave

I seguenti file contengono il codice cruciale per questa applicazione di esempio di rilevamento dei punti del viso:

• FaceLandmarkerHelper.kt: inizializza il rilevatore di punti del volto e gestisce la selezione del modello e del delegato.
• CameraFragment.kt: gestisce la videocamera del dispositivo ed elabora i dati di input di immagini e video.
• GalleryFragment.kt: interagisce con OverlayView per visualizzare l'immagine o il video di output.
• OverlayView.kt: implementa la visualizzazione con una mesh del volto per i volti rilevati.

Configurazione

Questa sezione descrive i passaggi chiave per configurare l'ambiente di sviluppo e i progetti di codice specifici per l'utilizzo di Face Landmarker. Per informazioni generali sulla configurazione dell'ambiente di sviluppo per l'utilizzo delle attività MediaPipe, inclusi i requisiti della versione della piattaforma, consulta la Guida alla configurazione per Android.

Dipendenze

L'attività Face Landmarker utilizza la libreria com.google.mediapipe:tasks-vision. Aggiungi questa dipendenza al file build.gradle della tua app per Android:

dependencies {
    implementation 'com.google.mediapipe:tasks-vision:latest.release'
}

Modello

L'attività MediaPipe Face Landmarker richiede un bundle di modelli addestrati compatibile con questa attività. Per ulteriori informazioni sui modelli addestrati disponibili per il rilevamento dei punti del volto, consulta la sezione Modelli della panoramica dell'attività.

Seleziona e scarica il modello e archivialo nella directory del progetto:

<dev-project-root>/src/main/assets

Specifica il percorso del modello all'interno del parametro ModelAssetPath. Nel codice di esempio, il modello è definito nel file FaceLandmarkerHelper.kt:

baseOptionsBuilder.setModelAssetPath(MP_FACE_LANDMARKER_TASK)

Creare l'attività

L'attività MediaPipe Face Landmarker utilizza la funzione createFromOptions() per configurare l'attività. La funzione createFromOptions() accetta valori per le opzioni di configurazione. Per ulteriori informazioni sulle opzioni di configurazione, consulta Opzioni di configurazione.

Face Landmarker supporta i seguenti tipi di dati di input: immagini statiche, file video e stream video live. Quando crei l'attività, devi specificare la modalità di esecuzione corrispondente al tipo di dati di input. Scegli la scheda per il tipo di dati di input per scoprire come creare l'attività ed eseguire l'inferenza.

val baseOptionsBuilder = BaseOptions.builder().setModelAssetPath(MP_FACE_LANDMARKER_TASK)
val baseOptions = baseOptionBuilder.build()

val optionsBuilder = 
    FaceLandmarker.FaceLandmarkerOptions.builder()
        .setBaseOptions(baseOptionsBuilder.build())
        .setMinFaceDetectionConfidence(minFaceDetectionConfidence)
        .setMinTrackingConfidence(minFaceTrackingConfidence)
        .setMinFacePresenceConfidence(minFacePresenceConfidence)
        .setNumFaces(maxNumFaces)
        .setRunningMode(RunningMode.IMAGE)

val options = optionsBuilder.build()
FaceLandmarker = FaceLandmarker.createFromOptions(context, options)
    

val baseOptionsBuilder = BaseOptions.builder().setModelAssetPath(MP_FACE_LANDMARKER_TASK)
val baseOptions = baseOptionBuilder.build()

val optionsBuilder = 
    FaceLandmarker.FaceLandmarkerOptions.builder()
        .setBaseOptions(baseOptionsBuilder.build())
        .setMinFaceDetectionConfidence(minFaceDetectionConfidence)
        .setMinTrackingConfidence(minFaceTrackingConfidence)
        .setMinFacePresenceConfidence(minFacePresenceConfidence)
        .setNumFaces(maxNumFaces)
        .setRunningMode(RunningMode.VIDEO)

val options = optionsBuilder.build()
FaceLandmarker = FaceLandmarker.createFromOptions(context, options)
    

val baseOptionsBuilder = BaseOptions.builder().setModelAssetPath(MP_FACE_LANDMARKER_TASK)
val baseOptions = baseOptionBuilder.build()

val optionsBuilder = 
    FaceLandmarker.FaceLandmarkerOptions.builder()
        .setBaseOptions(baseOptionsBuilder.build())
        .setMinFaceDetectionConfidence(minFaceDetectionConfidence)
        .setMinTrackingConfidence(minFaceTrackingConfidence)
        .setMinFacePresenceConfidence(minFacePresenceConfidence)
        .setNumFaces(maxNumFaces)
        .setResultListener(this::returnLivestreamResult)
        .setErrorListener(this::returnLivestreamError)
        .setRunningMode(RunningMode.LIVE_STREAM)

val options = optionsBuilder.build()
FaceLandmarker = FaceLandmarker.createFromOptions(context, options)
    

L'implementazione del codice di esempio di Face Landmarker consente all'utente di passare da una modalità di elaborazione all'altra. Questo approccio rende più complesso il codice di creazione delle attività e potrebbe non essere appropriato per il tuo caso d'uso. Puoi visualizzare questo codice nella funzione setupFaceLandmarker() del file FaceLandmarkerHelper.kt.

Opzioni di configurazione

Questa attività ha le seguenti opzioni di configurazione per le app per Android:

Preparazione dei dati

Face Landmarker funziona con immagini, file video e live streaming video. L'attività gestisce la preelaborazione dell'input di dati, inclusi il ridimensionamento, la rotazione e la normalizzazione dei valori.

Il seguente codice mostra come trasferire i dati per l'elaborazione. Questi esempi includono dettagli su come gestire i dati di immagini, file video e stream video live.

import com.google.mediapipe.framework.image.BitmapImageBuilder
import com.google.mediapipe.framework.image.MPImage

// Convert the input Bitmap object to an MPImage object to run inference
val mpImage = BitmapImageBuilder(image).build()
    

import com.google.mediapipe.framework.image.BitmapImageBuilder
import com.google.mediapipe.framework.image.MPImage

val argb8888Frame =
    if (frame.config == Bitmap.Config.ARGB_8888) frame
    else frame.copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, false)

// Convert the input Bitmap object to an MPImage object to run inference
val mpImage = BitmapImageBuilder(argb8888Frame).build()
    

import com.google.mediapipe.framework.image.BitmapImageBuilder
import com.google.mediapipe.framework.image.MPImage

// Convert the input Bitmap object to an MPImage object to run inference
val mpImage = BitmapImageBuilder(rotatedBitmap).build()
    

Nel codice di esempio di Face Landmarker, la preparazione dei dati viene gestita nel file FaceLandmarkerHelper.kt.

Esegui l'attività

A seconda del tipo di dati con cui lavori, utilizza il metodo FaceLandmarker.detect...() specifico per quel tipo di dati. Utilizza detect() per le singole immagini, detectForVideo() per i fotogrammi nei file video e detectAsync() per gli stream video. Quando esegui i rilevamenti su un flusso video, assicurati di eseguirli su un thread separato per evitare di bloccare il thread dell'interfaccia utente.

I seguenti esempi di codice mostrano esempi semplici di come eseguire Face Landmarker in queste diverse modalità di dati:

val result = FaceLandmarker.detect(mpImage)
    

val timestampMs = i * inferenceIntervalMs

FaceLandmarker.detectForVideo(mpImage, timestampMs)
    .let { detectionResult ->
        resultList.add(detectionResult)
    }
    

val mpImage = BitmapImageBuilder(rotatedBitmap).build()
val frameTime = SystemClock.uptimeMillis()

FaceLandmarker.detectAsync(mpImage, frameTime)
    

Tieni presente quanto segue:

• Quando viene eseguita in modalità video o live streaming, devi fornire il timestamp del frame di input all'attività Face Landmarker.
• Quando viene eseguita in modalità immagine o video, l'attività Face Landmarker blocca il thread corrente finché non termina l'elaborazione dell'immagine o del frame di input. Per evitare di bloccare l'interfaccia utente, esegui l'elaborazione in un thread in background.
• Quando viene eseguita in modalità live streaming, l'attività Face Landmarker viene restituita immediatamente e non blocca il thread corrente. Richiamerà il listener dei risultati con il risultato del rilevamento ogni volta che termina l'elaborazione di un frame di input.

Nel codice di esempio di Face Landmarker, le funzioni detect, detectForVideo e detectAsync sono definite nel file FaceLandmarkerHelper.kt.

Gestire e visualizzare i risultati

Face Landmarker restituisce un oggetto FaceLandmarkerResult per ogni esecuzione del rilevamento. L'oggetto risultato contiene una mesh del volto per ogni volto rilevato, con le coordinate per ogni punto di riferimento del volto. Facoltativamente, l'oggetto risultato può contenere anche blendshape, che indicano le espressioni facciali, e matrici di trasformazione facciale per applicare effetti al viso sui punti di riferimento rilevati.

Di seguito è riportato un esempio dei dati di output di questa attività:

FaceLandmarkerResult:
  face_landmarks:
    NormalizedLandmark #0:
      x: 0.5971359014511108
      y: 0.485361784696579
      z: -0.038440968841314316
    NormalizedLandmark #1:
      x: 0.3302789330482483
      y: 0.29289937019348145
      z: -0.09489090740680695
    ... (478 landmarks for each face)
  face_blendshapes:
    browDownLeft: 0.8296722769737244
    browDownRight: 0.8096957206726074
    browInnerUp: 0.00035583582939580083
    browOuterUpLeft: 0.00035752105759456754
    ... (52 blendshapes for each face)
  facial_transformation_matrixes:
    [9.99158978e-01, -1.23036895e-02, 3.91213447e-02, -3.70770246e-01]
    [1.66496094e-02,  9.93480563e-01, -1.12779640e-01, 2.27719707e+01]
    ...

L'immagine seguente mostra una visualizzazione dell'output dell'attività:

Il codice di esempio di Face Landmarker mostra come visualizzare i risultati restituiti dall'attività. Per maggiori dettagli, consulta la classe OverlayView.