Hướng dẫn phân loại hình ảnh cho iOS

Tác vụ Trình phân loại hình ảnh cho phép bạn phân loại hình ảnh. Bạn có thể sử dụng nhiệm vụ này để xác định nội dung mà một hình ảnh thể hiện trong một tập hợp các danh mục được xác định tại thời điểm huấn luyện. Những hướng dẫn này cho bạn biết cách sử dụng Trình phân loại hình ảnh trong các ứng dụng iOS. Bạn có thể xem mã mẫu được mô tả trong các hướng dẫn này trên GitHub.

Bạn có thể xem cách thực hiện tác vụ này bằng cách xem Bản minh hoạ web này. Để biết thêm thông tin về các tính năng, mô hình và tuỳ chọn cấu hình của tác vụ này, hãy xem phần Tổng quan.

Ví dụ về mã

Mã ví dụ về Tác vụ MediaPipe là cách triển khai cơ bản của ứng dụng Trình phân loại hình ảnh dành cho iOS. Ví dụ này sử dụng máy ảnh trên một thiết bị iOS thực để liên tục phân loại các đối tượng, đồng thời cũng có thể sử dụng hình ảnh và video trong thư viện thiết bị để phân loại các đối tượng một cách tĩnh.

Bạn có thể sử dụng ứng dụng này làm điểm xuất phát cho ứng dụng iOS của riêng mình hoặc tham khảo ứng dụng này khi sửa đổi một ứng dụng hiện có. Mã ví dụ về Trình phân loại hình ảnh được lưu trữ trên GitHub.

Tải mã xuống

Hướng dẫn sau đây cho bạn biết cách tạo bản sao cục bộ của mã ví dụ bằng công cụ dòng lệnh git.

Cách tải mã mẫu xuống:

1. Sao chép kho lưu trữ git bằng lệnh sau:

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

2. Bạn có thể định cấu hình thực thể git để sử dụng tính năng thanh toán thưa thớt để bạn chỉ có các tệp cho ứng dụng mẫu của Trình phân loại hình ảnh:

   cd mediapipe
   git sparse-checkout init --cone
   git sparse-checkout set examples/image_classification/ios/
   

Sau khi tạo phiên bản cục bộ của mã ví dụ, bạn có thể cài đặt thư viện tác vụ MediaPipe, mở dự án bằng Xcode và chạy ứng dụng. Để biết hướng dẫn, hãy xem Hướng dẫn thiết lập cho iOS.

Các thành phần chính

Các tệp sau đây chứa mã quan trọng cho ứng dụng ví dụ về Trình phân loại hình ảnh:

• ImageClassifierService.swift: Khởi chạy Trình phân loại hình ảnh, xử lý việc lựa chọn mô hình và chạy suy luận về dữ liệu đầu vào.
• CameraViewController.swift: triển khai giao diện người dùng cho chế độ nhập nguồn cấp dữ liệu máy ảnh trực tiếp và trực quan hoá kết quả.
• MediaLibraryViewController.swift triển khai giao diện người dùng cho chế độ nhập tệp hình ảnh tĩnh và video, đồng thời hiển thị kết quả.

Thiết lập

Phần này mô tả các bước chính để thiết lập môi trường phát triển và dự án mã để sử dụng Trình phân loại hình ảnh. Để biết thông tin chung về cách thiết lập môi trường phát triển cho việc sử dụng các tác vụ MediaPipe, bao gồm cả các yêu cầu về phiên bản nền tảng, hãy xem Hướng dẫn thiết lập cho iOS.

Phần phụ thuộc

Trình phân loại hình ảnh sử dụng thư viện MediaPipeTasksVision. Bạn phải cài đặt thư viện này bằng CocoaPods. Thư viện này tương thích với cả ứng dụng Swift và Objective-C và không yêu cầu thiết lập bổ sung theo ngôn ngữ.

Để biết hướng dẫn cài đặt CocoaPods trên macOS, hãy tham khảo hướng dẫn cài đặt CocoaPods. Để biết hướng dẫn về cách tạo Podfile bằng các pod cần thiết cho ứng dụng, hãy tham khảo phần Sử dụng CocoaPods.

Thêm nhóm MediaPipeTasksVision trong Podfile bằng mã sau:

target 'MyImageClassifierApp' do
  use_frameworks!
  pod 'MediaPipeTasksVision'
end

Nếu ứng dụng của bạn có các mục tiêu kiểm thử đơn vị, hãy tham khảo Hướng dẫn thiết lập cho iOS để biết thêm thông tin về cách thiết lập Podfile.

Mẫu

Tác vụ Trình phân loại hình ảnh MediaPipe yêu cầu một mô hình đã huấn luyện tương thích với tác vụ này. Để biết thêm thông tin về các mô hình đã huấn luyện hiện có cho Trình phân loại hình ảnh, hãy xem phần Mô hình trong phần tổng quan về tác vụ.

Chọn và tải một mô hình xuống, sau đó thêm mô hình đó vào thư mục dự án bằng Xcode. Để biết hướng dẫn về cách thêm tệp vào dự án Xcode, hãy tham khảo phần Quản lý tệp và thư mục trong dự án Xcode.

Sử dụng thuộc tính BaseOptions.modelAssetPath để chỉ định đường dẫn đến mô hình trong gói ứng dụng. Để biết ví dụ về mã, hãy xem phần tiếp theo.

Tạo việc cần làm

Bạn có thể tạo tác vụ Trình phân loại hình ảnh bằng cách gọi một trong các trình khởi tạo của tác vụ đó. Trình khởi chạy ImageClassifier(options:) đặt các giá trị cho các tuỳ chọn cấu hình bao gồm chế độ chạy, ngôn ngữ tên hiển thị, số lượng kết quả tối đa, ngưỡng độ tin cậy, danh sách cho phép và danh sách từ chối danh mục.

Nếu không cần Trình phân loại hình ảnh được khởi tạo bằng các tuỳ chọn cấu hình tuỳ chỉnh, bạn có thể sử dụng trình khởi tạo ImageClassifier(modelPath:) để tạo Trình phân loại hình ảnh bằng các tuỳ chọn mặc định. Để biết thêm thông tin về các tuỳ chọn cấu hình, hãy xem phần Tổng quan về cấu hình.

Tác vụ Trình phân loại hình ảnh hỗ trợ 3 loại dữ liệu đầu vào: hình ảnh tĩnh, tệp video và luồng video trực tiếp. Theo mặc định, ImageClassifier(modelPath:) sẽ khởi chạy một tác vụ cho ảnh tĩnh. Nếu bạn muốn khởi chạy tác vụ để xử lý các tệp video hoặc luồng video phát trực tiếp, hãy sử dụng ImageClassifier(options:) để chỉ định chế độ chạy video hoặc phát trực tiếp. Chế độ phát trực tiếp cũng yêu cầu thêm tuỳ chọn cấu hình imageClassifierLiveStreamDelegate, cho phép Trình phân loại hình ảnh phân phối kết quả phân loại hình ảnh cho trình uỷ quyền một cách không đồng bộ.

Chọn thẻ tương ứng với chế độ chạy để xem cách tạo tác vụ và chạy suy luận.

Swift

import MediaPipeTasksVision

let modelPath = Bundle.main.path(forResource: "model",
                                      ofType: "tflite")

let options = ImageClassifierOptions()
options.baseOptions.modelAssetPath = modelPath
options.runningMode = .image
options.maxResults = 5

let imageClassifier = try ImageClassifier(options: options)
    

import MediaPipeTasksVision

let modelPath = Bundle.main.path(forResource: "model",
                                      ofType: "tflite")

let options = ImageClassifierOptions()
options.baseOptions.modelAssetPath = modelPath
options.runningMode = .video
options.maxResults = 5

let imageClassifier = try ImageClassifier(options: options)
    

import MediaPipeTasksVision

// Class that conforms to the `ImageClassifierLiveStreamDelegate` protocol and
// implements the method that the image classifier calls once it
// finishes performing classification on each input frame.
class ImageClassifierResultProcessor: NSObject, ImageClassifierLiveStreamDelegate {

   func imageClassifier(
    _ imageClassifier: ImageClassifier,
    didFinishClassification result: ImageClassifierResult?,
    timestampInMilliseconds: Int,
    error: Error?) {

    // Process the image classifier result or errors here.

  }
}

let modelPath = Bundle.main.path(
  forResource: "model",
  ofType: "tflite")

let options = ImageClassifierOptions()
options.baseOptions.modelAssetPath = modelPath
options.runningMode = .liveStream
options.maxResults = 5

// Assign an object of the class to the `imageClassifierLiveStreamDelegate`
// property.
let processor = ImageClassifierResultProcessor()
options.imageClassifierLiveStreamDelegate = processor

let imageClassifier = try ImageClassifier(options: options)
    

Objective-C

@import MediaPipeTasksVision;

NSString *modelPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"model"
                                                      ofType:@"tflite"];

MPPImageClassifierOptions *options = [[MPPImageClassifierOptions alloc] init];
options.baseOptions.modelAssetPath = modelPath;
options.runningMode = MPPRunningModeImage;
options.maxResults = 5;

MPPImageClassifier *imageClassifier =
      [[MPPImageClassifier alloc] initWithOptions:options error:nil];
    

@import MediaPipeTasksVision;

NSString *modelPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"model"
                                                      ofType:@"tflite"];

MPPImageClassifierOptions *options = [[MPPImageClassifierOptions alloc] init];
options.baseOptions.modelAssetPath = modelPath;
options.runningMode = MPPRunningModeVideo;
options.maxResults = 5;

MPPImageClassifier *imageClassifier =
      [[MPPImageClassifier alloc] initWithOptions:options error:nil];
    

@import MediaPipeTasksVision;

// Class that conforms to the `MPPImageClassifierLiveStreamDelegate` protocol
// and implements the method that the image classifier calls once it finishes
// performing classification on each input frame.

@interface APPImageClassifierResultProcessor : NSObject 

@end

@implementation APPImageClassifierResultProcessor

-   (void)imageClassifier:(MPPImageClassifier *)imageClassifier
    didFinishClassificationWithResult:(MPPImageClassifierResult *)imageClassifierResult
              timestampInMilliseconds:(NSInteger)timestampInMilliseconds
                                error:(NSError *)error {

    // Process the image classifier result or errors here.

}

@end

NSString *modelPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"model"
                                                      ofType:@"tflite"];

MPPImageClassifierOptions *options = [[MPPImageClassifierOptions alloc] init];
options.baseOptions.modelAssetPath = modelPath;
options.runningMode = MPPRunningModeLiveStream;
options.maxResults = 5;

// Assign an object of the class to the `imageClassifierLiveStreamDelegate`
// property.
APPImageClassifierResultProcessor *processor = [APPImageClassifierResultProcessor new];
options.imageClassifierLiveStreamDelegate = processor;

MPPImageClassifier *imageClassifier =
      [[MPPImageClassifier alloc] initWithOptions:options error:nil];
    

Các lựa chọn về cấu hình

Tác vụ này có các tuỳ chọn cấu hình sau đây cho ứng dụng iOS:

Cấu hình sự kiện phát trực tiếp

Khi bạn đặt chế độ chạy thành phát trực tiếp, Trình phân loại hình ảnh sẽ yêu cầu lựa chọn cấu hình imageClassifierLiveStreamDelegate bổ sung. Lựa chọn này cho phép thuật toán phân loại cung cấp kết quả phân loại một cách không đồng bộ. Tính năng uỷ quyền sẽ triển khai phương thức imageClassifier(_:didFinishClassification:timestampInMilliseconds:error:) mà Trình phân loại hình ảnh gọi sau khi xử lý kết quả phân loại cho từng khung hình.

Chuẩn bị dữ liệu

Bạn cần chuyển đổi hình ảnh hoặc khung hình đầu vào thành đối tượng MPImage trước khi truyền đối tượng đó đến Trình phân loại hình ảnh. MPImage hỗ trợ nhiều loại định dạng hình ảnh iOS và có thể sử dụng các định dạng đó ở mọi chế độ chạy để suy luận. Để biết thêm thông tin về MPImage, hãy tham khảo API MPImage.

Chọn định dạng hình ảnh iOS dựa trên trường hợp sử dụng và chế độ chạy mà ứng dụng của bạn yêu cầu.MPImage chấp nhận các định dạng hình ảnh iOS UIImage, CVPixelBuffer và CMSampleBuffer.

UIImage

Định dạng UIImage phù hợp với các chế độ chạy sau:

• Hình ảnh: hình ảnh từ gói ứng dụng, thư viện người dùng hoặc hệ thống tệp được định dạng dưới dạng hình ảnh UIImage có thể được chuyển đổi thành đối tượng MPImage.

• Video: sử dụng AVAssetImageGenerator để trích xuất khung hình video sang định dạng CGImage, sau đó chuyển đổi các khung hình đó thành hình ảnh UIImage.

// Load an image on the user's device as an iOS `UIImage` object.

// Convert the `UIImage` object to a MediaPipe's Image object having the default
// orientation `UIImage.Orientation.up`.
let image = try MPImage(uiImage: image)
    

// Load an image on the user's device as an iOS `UIImage` object.

// Convert the `UIImage` object to a MediaPipe's Image object having the default
// orientation `UIImageOrientationUp`.
MPImage *image = [[MPPImage alloc] initWithUIImage:image error:nil];
    

Ví dụ này khởi tạo MPImage với hướng mặc định UIImage.Orientation.Up. Bạn có thể khởi chạy MPImage bằng bất kỳ giá trị UIImage.Orientation nào được hỗ trợ. Trình phân loại hình ảnh không hỗ trợ các hướng phản chiếu như .upMirrored, .downMirrored, .leftMirrored, .rightMirrored.

Để biết thêm thông tin về UIImage, hãy tham khảo Tài liệu dành cho nhà phát triển Apple về UIImage.

CVPixelBuffer

Định dạng CVPixelBuffer rất phù hợp với các ứng dụng tạo khung và sử dụng khung CoreImage của iOS để xử lý.

Định dạng CVPixelBuffer rất phù hợp với các chế độ chạy sau đây:

• Hình ảnh: ứng dụng tạo hình ảnh CVPixelBuffer sau một số quá trình xử lý bằng khung CoreImage của iOS có thể được gửi đến Trình phân loại hình ảnh ở chế độ chạy hình ảnh.

• Video: bạn có thể chuyển đổi khung hình video sang định dạng CVPixelBuffer để xử lý, sau đó gửi đến Trình phân loại hình ảnh ở chế độ video.

• phát trực tiếp: các ứng dụng sử dụng máy ảnh iOS để tạo khung hình có thể được chuyển đổi sang định dạng CVPixelBuffer để xử lý trước khi được gửi đến Trình phân loại hình ảnh ở chế độ phát trực tiếp.

// Obtain a CVPixelBuffer.

// Convert the `CVPixelBuffer` object to a MediaPipe's Image object having the default
// orientation `UIImage.Orientation.up`.
let image = try MPImage(pixelBuffer: pixelBuffer)
    

// Obtain a CVPixelBuffer.

// Convert the `CVPixelBuffer` object to a MediaPipe's Image object having the
// default orientation `UIImageOrientationUp`.
MPImage *image = [[MPPImage alloc] initWithUIImage:image error:nil];
    

Để biết thêm thông tin về CVPixelBuffer, hãy tham khảo Tài liệu dành cho nhà phát triển Apple về CVPixelBuffer.

CMSampleBuffer

Định dạng CMSampleBuffer lưu trữ các mẫu nội dung nghe nhìn thuộc một loại nội dung nghe nhìn đồng nhất và phù hợp với chế độ chạy phát trực tiếp. Khung hình trực tiếp từ máy ảnh iOS được phân phối không đồng bộ ở định dạng CMSampleBuffer bằng iOS AVCaptureVideoDataOutput.

// Obtain a CMSampleBuffer.

// Convert the `CMSampleBuffer` object to a MediaPipe's Image object having the default
// orientation `UIImage.Orientation.up`.
let image = try MPImage(sampleBuffer: sampleBuffer)
    

// Obtain a `CMSampleBuffer`.

// Convert the `CMSampleBuffer` object to a MediaPipe's Image object having the
// default orientation `UIImageOrientationUp`.
MPImage *image = [[MPPImage alloc] initWithSampleBuffer:sampleBuffer error:nil];
    

Để biết thêm thông tin về CMSampleBuffer, hãy tham khảo Tài liệu dành cho nhà phát triển Apple về CMSampleBuffer.

Chạy tác vụ

Để chạy Trình phân loại hình ảnh, hãy sử dụng phương thức classify() dành riêng cho chế độ chạy được chỉ định:

• Hình ảnh tĩnh: classify(image:)
• Video: classify(videoFrame:timestampInMilliseconds:)
• sự kiện phát trực tiếp: classifyAsync(image:timestampInMilliseconds:)

Trình phân loại hình ảnh trả về các danh mục có thể có cho đối tượng trong hình ảnh hoặc khung hình đầu vào.

Các mã mẫu sau đây cho thấy các ví dụ cơ bản về cách chạy Trình phân loại hình ảnh ở các chế độ chạy khác nhau:

Swift

let result = try imageClassifier.classify(image: image)
    

let result = try imageClassifier.classify(
  videoFrame: image,
  timestampInMilliseconds: timestamp)
    

try imageClassifier.classifyAsync(
  image: image,
  timestampInMilliseconds: timestamp)
    

Objective-C

MPPImageClassifierResult *result = [imageClassifier classifyImage:image
                                                            error:nil];
    

MPPImageClassifierResult *result = [imageClassifier classifyVideoFrame:image
                                               timestampInMilliseconds:timestamp
                                                                 error:nil];
    

BOOL success = [imageClassifier classifyAsyncImage:image
                          timestampInMilliseconds:timestamp
                                            error:nil];
    

Ví dụ về mã Trình phân loại hình ảnh cho thấy cách triển khai từng chế độ này một cách chi tiết hơn classify(image:), classify(videoFrame:timestampInMilliseconds:) và classifyAsync(image:timestampInMilliseconds:). Mã ví dụ cho phép người dùng chuyển đổi giữa các chế độ xử lý có thể không bắt buộc đối với trường hợp sử dụng của bạn.

Xin lưu ý những điều sau:

• Khi chạy ở chế độ video hoặc chế độ phát trực tiếp, bạn cũng phải cung cấp dấu thời gian của khung đầu vào cho tác vụ Trình phân loại hình ảnh.

• Khi chạy ở chế độ hình ảnh hoặc video, tác vụ Trình phân loại hình ảnh sẽ chặn luồng hiện tại cho đến khi xử lý xong hình ảnh hoặc khung hình đầu vào. Để tránh chặn luồng hiện tại, hãy thực thi quá trình xử lý trong luồng nền bằng cách sử dụng khung iOS Dispatch hoặc NSOperation.

• Khi chạy ở chế độ phát trực tiếp, tác vụ Trình phân loại hình ảnh sẽ trả về ngay lập tức và không chặn luồng hiện tại. Phương thức này gọi phương thức imageClassifier(_:didFinishClassification:timestampInMilliseconds:error:) với kết quả phân loại sau khi xử lý từng khung hình đầu vào. Trình phân loại hình ảnh gọi phương thức này không đồng bộ trên một hàng đợi điều phối nối tiếp chuyên dụng. Để hiển thị kết quả trên giao diện người dùng, hãy điều phối kết quả đến hàng đợi chính sau khi xử lý kết quả. Nếu hàm classifyAsync được gọi khi tác vụ Trình phân loại hình ảnh đang bận xử lý một khung hình khác, thì Trình phân loại hình ảnh sẽ bỏ qua khung hình đầu vào mới.

Xử lý và hiển thị kết quả

Khi chạy quy trình suy luận, tác vụ Trình phân loại hình ảnh sẽ trả về một đối tượng ImageClassifierResult chứa danh sách các danh mục có thể có cho các đối tượng trong hình ảnh hoặc khung hình đầu vào.

Sau đây là ví dụ về dữ liệu đầu ra của tác vụ này:

ImageClassifierResult:
 Classifications #0 (single classification head):
  head index: 0
  category #0:
   category name: "/m/01bwb9"
   display name: "Passer domesticus"
   score: 0.91406
   index: 671
  category #1:
   category name: "/m/01bwbt"
   display name: "Passer montanus"
   score: 0.00391
   index: 670

Kết quả này thu được bằng cách chạy Trình phân loại chim trên:

Mã ví dụ về Trình phân loại hình ảnh minh hoạ cách hiển thị kết quả phân loại được trả về từ tác vụ, hãy xem ví dụ về mã để biết thông tin chi tiết.