Hướng dẫn phát hiện mốc khuôn mặt cho Android

Tác vụ Điểm đánh dấu khuôn mặt MediaPipe cho phép bạn phát hiện các điểm đánh dấu khuôn mặt và biểu cảm khuôn mặt trong hình ảnh và video. Bạn có thể sử dụng tác vụ này để xác định biểu cảm khuôn mặt của con người, áp dụng các bộ lọc và hiệu ứng khuôn mặt, cũng như tạo hình đại diện ảo. Nhiệm vụ này sử dụng các mô hình học máy (ML) có thể hoạt động với một hình ảnh hoặc luồng hình ảnh liên tục. Tác vụ này sẽ xuất ra các điểm đánh dấu khuôn mặt 3 chiều, điểm số hình dạng kết hợp (các hệ số biểu thị biểu cảm khuôn mặt) để suy luận các bề mặt khuôn mặt chi tiết theo thời gian thực và ma trận biến đổi để thực hiện các phép biến đổi cần thiết cho việc kết xuất hiệu ứng.

Bạn có thể xem mã mẫu được mô tả trong các hướng dẫn này trên GitHub. 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 đơn giản của ứng dụng Face Landmarker cho Android. Ví dụ này sử dụng máy ảnh trên một thiết bị Android thực để phát hiện khuôn mặt trong luồng video liên tục. Ứng dụng cũng có thể phát hiện khuôn mặt trong ảnh và video trong thư viện thiết bị.

Bạn có thể sử dụng ứng dụng này làm điểm xuất phát cho ứng dụng Android của riêng mình hoặc tham khảo ứng dụng này khi sửa đổi một ứng dụng hiện có. Mã ví dụ về Trình đánh dấu điểm trên khuôn mặt 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 kiểm tra thư mục thưa, nhờ đó bạn chỉ có các tệp cho ứng dụng mẫu Face Landmarker:

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

Sau khi tạo phiên bản cục bộ của mã ví dụ, bạn có thể nhập dự án vào Android Studio và chạy ứng dụng. Để biết hướng dẫn, hãy xem Hướng dẫn thiết lập cho Android.

Các thành phần chính

Các tệp sau đây chứa mã quan trọng cho ứng dụng ví dụ về tính năng đánh dấu điểm đặc trưng trên khuôn mặt này:

• FaceLandmarkerHelper.kt – Khởi chạy điểm đánh dấu khuôn mặt và xử lý mô hình cũng như lựa chọn uỷ quyền.
• CameraFragment.kt – Xử lý máy ảnh của thiết bị và xử lý dữ liệu đầu vào hình ảnh và video.
• GalleryFragment.kt – Tương tác với OverlayView để hiển thị hình ảnh hoặc video đầu ra.
• OverlayView.kt – Triển khai màn hình bằng lưới khuôn mặt cho các khuôn mặt được phát hiện.

Thiết lập

Phần này mô tả các bước chính để thiết lập môi trường phát triển và dự án mã dành riêng cho việc sử dụng Face Landmarker. 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 Android.

Phần phụ thuộc

Tác vụ Điểm đánh dấu khuôn mặt sử dụng thư viện com.google.mediapipe:tasks-vision. Thêm phần phụ thuộc này vào tệp build.gradle của ứng dụng Android:

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

Mẫu

Tác vụ Điểm đánh dấu khuôn mặt MediaPipe yêu cầu một gói 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 công cụ Điểm đánh dấu khuôn mặt, hãy xem phần Mô hình trong phần tổng quan về tác vụ.

Chọn và tải mô hình xuống, sau đó lưu mô hình đó trong thư mục dự án:

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

Chỉ định đường dẫn của mô hình trong tham số ModelAssetPath. Trong mã mẫu, mô hình được xác định trong tệp FaceLandmarkerHelper.kt:

baseOptionsBuilder.setModelAssetPath(MP_FACE_LANDMARKER_TASK)

Tạo việc cần làm

Tác vụ Điểm đánh dấu khuôn mặt MediaPipe sử dụng hàm createFromOptions() để thiết lập tác vụ. Hàm createFromOptions() chấp nhận các giá trị cho các tuỳ chọn cấu hình. Để biết thêm thông tin về các tuỳ chọn cấu hình, hãy xem phần Tuỳ chọn cấu hình.

Công cụ Điểm đánh dấu khuôn mặt hỗ trợ các loại dữ liệu đầu vào sau: ảnh tĩnh, tệp video và luồng video trực tiếp. Bạn cần chỉ định chế độ chạy tương ứng với loại dữ liệu đầu vào khi tạo tác vụ. Chọn thẻ cho loại dữ liệu đầu vào để xem cách tạo tác vụ và chạy suy luận.

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)
    

Việc triển khai mã ví dụ về Điểm đánh dấu khuôn mặt cho phép người dùng chuyển đổi giữa các chế độ xử lý. Phương pháp này khiến mã tạo tác vụ trở nên phức tạp hơn và có thể không phù hợp với trường hợp sử dụng của bạn. Bạn có thể thấy mã này trong hàm setupFaceLandmarker() trong tệp FaceLandmarkerHelper.kt.

Các lựa chọn về cấu hình

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

Chuẩn bị dữ liệu

Công cụ phát hiện điểm đặc trưng trên khuôn mặt hoạt động với hình ảnh, tệp video và luồng video trực tiếp. Tác vụ này xử lý quá trình xử lý trước dữ liệu đầu vào, bao gồm cả việc đổi kích thước, xoay và chuẩn hoá giá trị.

Mã sau đây minh hoạ cách chuyển dữ liệu để xử lý. Các mẫu này bao gồm thông tin chi tiết về cách xử lý dữ liệu từ hình ảnh, tệp video và luồng video trực tiếp.

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()
    

Trong mã ví dụ về tính năng Điểm đánh dấu khuôn mặt, quá trình chuẩn bị dữ liệu được xử lý trong tệp FaceLandmarkerHelper.kt.

Chạy tác vụ

Tuỳ thuộc vào loại dữ liệu mà bạn đang xử lý, hãy sử dụng phương thức FaceLandmarker.detect...() dành riêng cho loại dữ liệu đó. Sử dụng detect() cho từng hình ảnh, detectForVideo() cho các khung trong tệp video và detectAsync() cho luồng video. Khi bạn đang thực hiện phát hiện trên luồng video, hãy đảm bảo bạn chạy các hoạt động phát hiện trên một luồng riêng biệt để tránh chặn luồng giao diện người dùng.

Các mã mẫu sau đây cho thấy các ví dụ đơn giản về cách chạy Face Landmarker trong các chế độ dữ liệu sau:

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)
    

Xin lưu ý những điều sau:

• Khi chạy ở chế độ video hoặc chế độ phát trực tiếp, bạn phải cung cấp dấu thời gian của khung đầu vào cho tác vụ Face Landmarker.
• Khi chạy ở chế độ hình ảnh hoặc video, tác vụ Điểm đánh dấu khuôn mặt sẽ chặn luồng hiện tại cho đến khi xử lý xong hình ảnh hoặc khung hình đầu vào. Để tránh chặn giao diện người dùng, hãy thực thi quá trình xử lý trong luồng nền.
• Khi chạy ở chế độ phát trực tiếp, tác vụ Điểm đánh dấu khuôn mặt sẽ trả về ngay lập tức và không chặn luồng hiện tại. Phương thức này sẽ gọi trình nghe kết quả với kết quả phát hiện mỗi khi hoàn tất quá trình xử lý một khung đầu vào.

Trong mã ví dụ về Trình đánh dấu điểm đặc trưng trên khuôn mặt, các hàm detect, detectForVideo và detectAsync được xác định trong tệp FaceLandmarkerHelper.kt.

Xử lý và hiển thị kết quả

Face Landmarker trả về một đối tượng FaceLandmarkerResult cho mỗi lần chạy tính năng phát hiện. Đối tượng kết quả chứa một lưới khuôn mặt cho mỗi khuôn mặt được phát hiện, với các toạ độ cho mỗi điểm mốc trên khuôn mặt. Nếu muốn, đối tượng kết quả cũng có thể chứa các hình dạng kết hợp biểu thị biểu cảm khuôn mặt và ma trận biến đổi khuôn mặt để áp dụng hiệu ứng khuôn mặt trên các điểm đánh dấu được phát hiện.

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

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]
    ...

Hình ảnh sau đây cho thấy hình ảnh trực quan của kết quả tác vụ:

Mã ví dụ về Điểm đánh dấu khuôn mặt minh hoạ cách hiển thị kết quả được trả về từ tác vụ, hãy xem lớp OverlayView để biết thêm thông tin chi tiết.