Руководство по обнаружению объектов для iOS

Задача «Детектор объектов» позволяет обнаруживать наличие и расположение объектов нескольких классов. Например, детектор объектов может определять местонахождение собак на изображении. В этих инструкциях показано, как использовать задачу «Детектор объектов» в iOS. Пример кода, описанный в этой инструкции, доступен на GitHub .

Вы можете увидеть эту задачу в действии, просмотрев эту веб-демо . Дополнительные сведения о возможностях, моделях и параметрах конфигурации этой задачи см. в разделе Обзор .

Пример кода

Пример кода задач MediaPipe — это базовая реализация приложения детектора объектов для iOS. В примере используется камера на физическом устройстве iOS для непрерывного обнаружения объектов, а также можно использовать изображения и видео из галереи устройства для статического обнаружения объектов.

Вы можете использовать это приложение в качестве отправной точки для своего собственного приложения для iOS или обращаться к нему при изменении существующего приложения. Пример кода Object Detector размещен на GitHub .

Загрузите код

Следующие инструкции показывают, как создать локальную копию кода примера с помощью инструмента командной строки git .

Чтобы загрузить пример кода:

1. Клонируйте репозиторий git, используя следующую команду:

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

2. При желании настройте свой экземпляр git на использование разреженной проверки, чтобы у вас были только файлы для примера приложения Object Detector:

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

После создания локальной версии примера кода вы можете установить библиотеку задач MediaPipe, открыть проект с помощью Xcode и запустить приложение. Инструкции см. в Руководстве по установке для iOS .

Ключевые компоненты

Следующие файлы содержат ключевой код для примера приложения Object Detector:

• ObjectDetectorService.swift : инициализирует детектор, обрабатывает выбор модели и выполняет логический вывод на входных данных.
• CameraViewController.swift : реализует пользовательский интерфейс для режима ввода изображения с камеры в реальном времени и визуализирует результаты обнаружения.
• MediaLibraryViewController.swift : реализует пользовательский интерфейс для режима ввода неподвижных изображений и видеофайлов и визуализирует результаты обнаружения.

Настраивать

В этом разделе описаны ключевые шаги по настройке среды разработки и проектов кода для использования детектора объектов. Общие сведения о настройке среды разработки для использования задач MediaPipe, включая требования к версии платформы, см. в руководстве по настройке для iOS .

Зависимости

Детектор объектов использует библиотеку MediaPipeTasksVision , которую необходимо установить с помощью CocoaPods. Библиотека совместима с приложениями Swift и Objective-C и не требует дополнительной настройки для конкретного языка.

Инструкции по установке CocoaPods на macOS см. в руководстве по установке CocoaPods . Инструкции о том, как создать Podfile с необходимыми модулями для вашего приложения, см. в разделе Использование CocoaPods .

Добавьте модуль MediaPipeTasksVision в Podfile используя следующий код:

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

Если ваше приложение включает в себя цели модульного тестирования, обратитесь к Руководству по настройке для iOS для получения дополнительной информации о настройке вашего Podfile .

Модель

Для задачи «Детектор объектов MediaPipe» требуется обученная модель, совместимая с этой задачей. Дополнительную информацию о доступных обученных моделях для Object Detector смотрите в разделе «Модели обзора задач».

Выберите и загрузите модель и добавьте ее в каталог проекта с помощью Xcode. Инструкции по добавлению файлов в проект Xcode см. в разделе Управление файлами и папками в проекте Xcode .

Используйте свойство BaseOptions.modelAssetPath , чтобы указать путь к модели в вашем пакете приложений. Пример кода см. в следующем разделе.

Создать задачу

Вы можете создать задачу «Детектор объектов», вызвав один из ее инициализаторов. Инициализатор ObjectDetector(options:) устанавливает значения для параметров конфигурации, включая режим работы, локаль отображаемых имен, максимальное количество результатов, порог достоверности, список разрешенных категорий и список запрещенных.

Если вам не нужен детектор объектов, инициализированный с настраиваемыми параметрами конфигурации, вы можете использовать инициализатор ObjectDetector(modelPath:) для создания детектора объектов с параметрами по умолчанию. Дополнительные сведения о параметрах конфигурации см. в разделе Обзор конфигурации .

Задача «Детектор объектов» поддерживает 3 типа входных данных: неподвижные изображения, видеофайлы и прямые видеопотоки. По умолчанию ObjectDetector(modelPath:) инициализирует задачу для неподвижных изображений. Если вы хотите, чтобы ваша задача была инициализирована для обработки видеофайлов или прямых видеопотоков, используйте ObjectDetector(options:) , чтобы указать режим работы видео или прямой трансляции. Для режима прямой трансляции также требуется дополнительный параметр конфигурации objectDetectorLiveStreamDelegate , который позволяет детектору объектов асинхронно доставлять результаты обнаружения делегату.

Выберите вкладку, соответствующую вашему режиму работы, чтобы узнать, как создать задачу и выполнить вывод.

Быстрый

import MediaPipeTasksVision

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

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

let objectDetector = try ObjectDetector(options: options)
    

import MediaPipeTasksVision

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

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

let objectDetector = try ObjectDetector(options: options)
    

import MediaPipeTasksVision

// Class that conforms to the `ObjectDetectorLiveStreamDelegate` protocol and
// implements the method that the object detector calls once it
// finishes performing detection on each input frame.
class ObjectDetectorResultProcessor: NSObject, ObjectDetectorLiveStreamDelegate {

  func objectDetector(
    _ objectDetector: ObjectDetector,
    didFinishDetection objectDetectionResult: ObjectDetectorResult?,
    timestampInMilliseconds: Int,
    error: Error?) {
    // Process the detection result or errors here.
  }
}

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

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

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

let objectDetector = try ObjectDetector(options: options)
    

Цель-C

@import MediaPipeTasksVision;

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

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

MPPObjectDetector *objectDetector =
      [[MPPObjectDetector alloc] initWithOptions:options error:nil];
    

@import MediaPipeTasksVision;

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

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

MPPObjectDetector *objectDetector =
      [[MPPObjectDetector alloc] initWithOptions:options error:nil];
    

@import MediaPipeTasksVision;

// Class that conforms to the `ObjectDetectorLiveStreamDelegate` protocol and
// implements the method that the object detector calls once it
// finishes performing detection on each input frame.

@interface APPObjectDetectorResultProcessor : NSObject 

@end

@implementation MPPObjectDetectorResultProcessor

-   (void)objectDetector:(MPPObjectDetector *)objectDetector
    didFinishDetectionWithResult:(MPPObjectDetectorResult *)ObjectDetectorResult
         timestampInMilliseconds:(NSInteger)timestampInMilliseconds
                           error:(NSError *)error {

    // Process the detection result or errors here.

}

@end

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

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

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

MPPObjectDetector *objectDetector =
      [[MPPObjectDetector alloc] initWithOptions:options error:nil];
    

Варианты конфигурации

Эта задача имеет следующие параметры конфигурации для приложений iOS:

Конфигурация прямой трансляции

Если в качестве рабочего режима установлена ​​прямая трансляция, детектору объектов требуется дополнительный параметр конфигурации objectDetectorLiveStreamDelegate , который позволяет детектору доставлять результаты обнаружения асинхронно. Делегат реализует метод objectDetector(_objectDetector:didFinishDetection:timestampInMilliseconds:error:) , который Детектор объектов вызывает после обработки результата обнаружения для каждого кадра.

Подготовьте данные

Вам необходимо преобразовать входное изображение или кадр в объект MPImage перед передачей его в детектор объектов. MPImage поддерживает различные типы форматов изображений iOS и может использовать их в любом рабочем режиме для вывода. Для получения дополнительной информации о MPImage обратитесь к MPImage API .

Выберите формат изображения iOS в зависимости от вашего варианта использования и режима работы, который требуется вашему приложению. MPImage принимает форматы изображений iOS UIImage , CVPixelBuffer и CMSampleBuffer .

UIImage

Формат UIImage хорошо подходит для следующих режимов работы:

• Изображения: изображения из пакета приложения, пользовательской галереи или файловой системы, отформатированные как изображения UIImage можно преобразовать в объект MPImage .

• Видео: используйте AVAssetImageGenerator для извлечения видеокадров в формат CGImage , а затем преобразуйте их в изображения 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];
    

В примере инициализируется MPImage с ориентацией UIImage.Orientation.Up по умолчанию. Вы можете инициализировать MPImage любым из поддерживаемых значений UIImage.Orientation . Детектор объектов не поддерживает зеркальные ориентации, такие как .upMirrored , .downMirrored , .leftMirrored , .rightMirrored .

Для получения дополнительной информации о UIImage обратитесь к документации UIImage Apple Developer Documentation .

CVPixelBuffer

Формат CVPixelBuffer хорошо подходит для приложений, генерирующих кадры и использующих для обработки платформу iOS CoreImage .

Формат CVPixelBuffer хорошо подходит для следующих режимов работы:

• Изображения: приложения, которые генерируют изображения CVPixelBuffer после некоторой обработки с использованием платформы iOS CoreImage , могут быть отправлены в детектор объектов в режиме работы изображения.

• Видео: видеокадры можно конвертировать в формат CVPixelBuffer для обработки, а затем отправлять в Детектор объектов в видеорежиме.

• прямая трансляция: приложения, использующие камеру iOS для создания кадров, могут быть преобразованы в формат CVPixelBuffer для обработки перед отправкой в ​​детектор объектов в режиме прямой трансляции.

// 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];
    

Дополнительные сведения о CVPixelBuffer см. в документации разработчика Apple CVPixelBuffer .

CMSampleBuffer

Формат CMSampleBuffer хранит образцы мультимедиа единого типа и хорошо подходит для режима прямой трансляции. Кадры в реальном времени с камер iOS асинхронно доставляются в формате CMSampleBuffer с помощью 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];
    

Дополнительные сведения о CMSampleBuffer см. в документации CMSampleBuffer Apple для разработчиков .

Запустить задачу

Чтобы запустить Детектор объектов, используйте метод detect() специфичный для назначенного режима работы:

• Неподвижное изображение: detect(image:)
• Видео: detect(videoFrame:timestampInMilliseconds:)
• прямая трансляция: detectAsync(image:)

В следующих примерах кода показаны основные примеры запуска Object Detector в различных режимах работы:

Быстрый

let objectDetector.detect(image:image)
    

let objectDetector.detect(videoFrame:image)
    

let objectDetector.detectAsync(image:image)
    

Цель-C

MPPObjectDetectorResult *result = [objectDetector detectInImage:image error:nil];
    

MPPObjectDetectorResult *result = [objectDetector detectInVideoFrame:image          timestampInMilliseconds:timestamp error:nil];
    

BOOL success = [objectDetector detectAsyncInImage:image
                          timestampInMilliseconds:timestamp
                                            error:nil];
    

В detectAsync(image:) кода детектора объектов более подробно detect(image:) реализации каждого из этих режимов detect(videoFrame:) Пример кода позволяет пользователю переключаться между режимами обработки, которые могут не потребоваться для вашего варианта использования.

Обратите внимание на следующее:

• При работе в режиме видео или в режиме прямой трансляции вы также должны предоставить метку времени входного кадра задаче «Детектор объектов».

• При работе в режиме изображения или видео задача «Детектор объектов» блокирует текущий поток до тех пор, пока он не завершит обработку входного изображения или кадра. Чтобы избежать блокировки текущего потока, выполните обработку в фоновом потоке с помощью платформ iOS Dispatch или NSOperation .

• При работе в режиме прямой трансляции задача «Детектор объектов» возвращается немедленно и не блокирует текущий поток. Он вызывает метод objectDetector(_objectDetector:didFinishDetection:timestampInMilliseconds:error:) с результатом обнаружения после обработки каждого входного кадра. Детектор объектов вызывает этот метод асинхронно в выделенной последовательной очереди отправки. Для отображения результатов в пользовательском интерфейсе отправьте результаты в основную очередь после обработки результатов. Если detectAsync вызывается, когда задача «Детектор объектов» занята обработкой другого кадра, Детектор объектов игнорирует новый входной кадр.

Обработка и отображение результатов

После выполнения вывода задача «Детектор объектов» возвращает объект ObjectDetectorResult , который описывает объекты, найденные во входном изображении.

Ниже показан пример выходных данных этой задачи:

ObjectDetectorResult:
 Detection #0:
  Box: (x: 355, y: 133, w: 190, h: 206)
  Categories:
   index       : 17
   score       : 0.73828
   class name  : dog
 Detection #1:
  Box: (x: 103, y: 15, w: 138, h: 369)
  Categories:
   index       : 17
   score       : 0.73047
   class name  : dog

На следующем изображении показана визуализация результатов задачи:

Пример кода детектора объектов демонстрирует, как отобразить результаты обнаружения, возвращенные задачей, подробности см. в примере кода .