如何让你的APP更智能|青训营笔记(一)

简介: 随着当下的社会发展,我们的手机屏幕越来越大。我们的单手难以覆盖整个手机,所以当我们想要单手去点击屏幕另一侧的地方的时,就会感到较为困难。这时候我们就会想,这个按钮要是更靠近我们就好了。

前言

随着当下的社会发展,我们的手机屏幕越来越大。我们的单手难以覆盖整个手机,所以当我们想要单手去点击屏幕另一侧的地方的时,就会感到较为困难。这时候我们就会想,这个按钮要是更靠近我们就好了。

那我们有办法让这些按钮自动的更靠近我们的操作手机的手么?

答案是有的,只要我们能判断出当前操作的手机是左手还是右手即可。左手按钮即可偏左;右手的话,按钮就偏右。

有了大致思路,开干!

方案

  • 训练一个二分类的CNN神经网络模型来识别用户是左手 or 右手操作。
  • 输入:用户在屏幕上的滑动轨迹
  • 输出:左手 or 右手

From: 【Android 客户端专场 学习资料二】第四届字节跳动青训营 - 掘金 (juejin.cn)

实践

样本训练这里不做介绍,对应的模型直接采用该库的 ahcyd008/OperatingHandRecognition: 端智能左右手识别学习Android Demo + 模型训练 (github.com)

导入

由于方案二事采用深度学习的,所以我们需要引入深度学习对应于Android的框架。这些框架几乎都是几个巨头大厂的,我们这边使用的是 Googletensorflowlite 版本。它是适合于 Android 使用的 tensorflow 框架,我们主要是把正常的模型压缩,转化后,就能在 Android 中使用了。

其余的两个库一个是 Googletask 库,一个是 Googleguava 库。前者是对深度学习开启后台任务以及进行监控,而 guava 则是提供一个功能更加强大的 Java 封装库。

//app/build.gradle
dependencies {
      // Task API
    implementation "com.google.android.gms:play-services-tasks:17.2.1"
    // tensorflow lite 依赖
    implementation 'org.tensorflow:tensorflow-lite:0.0.0-nightly-SNAPSHOT'
    implementation("com.google.guava:guava:31.1-android")
}
复制代码
//settings.gradle
pluginManagement {
    repositories {
        gradlePluginPortal()
        google()
        mavenCentral()
        maven { url "https://jitpack.io" }
        maven {
            name 'ossrh-snapshot'
            url 'https://oss.sonatype.org/content/repositories/snapshots'
        }
    }
}
dependencyResolutionManagement {
    repositoriesMode.set(RepositoriesMode.FAIL_ON_PROJECT_REPOS)
    repositories {
        google()
        mavenCentral()
        jcenter()
        maven {
            name 'ossrh-snapshot'
            url 'https://oss.sonatype.org/content/repositories/snapshots'
        }
    }
}
复制代码

导入库的代码如上,记得在最后要加入 tensorflow 的仓库地址。

1.webp.jpg

最后记得引入项目打包过的模型

模型的连接处理

class OperatingHandClassifier(private val context: Context) {
    private var interpreter: Interpreter? = null
    private var modelInputSize = 0
    var isInitialized = false
        private set
    /** Executor to run inference task in the background */
    private val executorService: ExecutorService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()
    private var hasInit = false
    fun checkAndInit() {
        if (hasInit) {
            return
        }
        hasInit = true
        val task = TaskCompletionSource<Void?>()
        executorService.execute {
            try {
                initializeInterpreter()
                task.setResult(null)
            } catch (e: IOException) {
                task.setException(e)
            }
        }
        task.task.addOnFailureListener { e -> Log.e(TAG, "Error to setting up digit classifier.", e) }
    }
    @Throws(IOException::class)
    private fun initializeInterpreter() {
        // Load the TF Lite model
        val assetManager = context.assets
        val model = loadModelFile(assetManager)
        // Initialize TF Lite Interpreter with NNAPI enabled
        val options = Interpreter.Options()
        // 测试发现 NNAPI 对 MaxPooling1D 有支持问题,如果遇到在手机端预测和python预测不准问题可以尝试关掉 NNAPI, 再check下
        options.setUseNNAPI(true)
        val interpreter = Interpreter(model, options)
        // Read input shape from model file
        val inputShape = interpreter.getInputTensor(0).shape()
        val simpleCount = inputShape[1]
        val tensorSize = inputShape[2]
        modelInputSize = FLOAT_TYPE_SIZE * simpleCount * tensorSize * PIXEL_SIZE
        val outputShape = interpreter.getOutputTensor(0).shape()
        // Finish interpreter initialization
        this.interpreter = interpreter
        isInitialized = true
        Log.d(TAG, "Initialized TFLite interpreter. inputShape:${Arrays.toString(inputShape)}, outputShape:${Arrays.toString(outputShape)}")
    }
    @Throws(IOException::class)
    private fun loadModelFile(assetManager: AssetManager): ByteBuffer {
        val fileDescriptor = assetManager.openFd(MODEL_FILE) // 使用全连接网络模型
        // val fileDescriptor = assetManager.openFd(MODEL_CNN_FILE) // 使用卷积神经网络模型
        val inputStream = FileInputStream(fileDescriptor.fileDescriptor)
        val fileChannel = inputStream.channel
        val startOffset = fileDescriptor.startOffset
        val declaredLength = fileDescriptor.declaredLength
        return fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, startOffset, declaredLength)
    }
    private fun classify(pointList: JSONArray): ClassifierLabelResult {
        if (!isInitialized) {
            throw IllegalStateException("TF Lite Interpreter is not initialized yet.")
        }
        try {
            // Preprocessing: resize the input
            var startTime: Long = System.nanoTime()
            val byteBuffer = convertFloatArrayToByteBuffer(pointList)
            var elapsedTime = (System.nanoTime() - startTime) / 1000000
            Log.d(TAG, "Preprocessing time = " + elapsedTime + "ms")
            startTime = System.nanoTime()
            val result = Array(1) { FloatArray(OUTPUT_CLASSES_COUNT) }
            interpreter?.run(byteBuffer, result)
            elapsedTime = (System.nanoTime() - startTime) / 1000000
            Log.d(TAG, "Inference time = " + elapsedTime + "ms result=" + result[0].contentToString())
            // return top 4
            val output = result[0][0]
            return if (output > 0.5f) {
                ClassifierLabelResult(output, "right", labelRight)
            } else {
                ClassifierLabelResult(1.0f-output, "left", labelLeft)
            }
        } catch (e: Throwable) {
            Log.e(TAG, "Inference error", e)
        }
        return ClassifierLabelResult(-1f, "unknown", labelUnknown)
    }
    fun classifyAsync(pointList: JSONArray): Task<ClassifierLabelResult> {
        val task = TaskCompletionSource<ClassifierLabelResult>()
        executorService.execute {
            val result = classify(pointList)
            task.setResult(result)
        }
        return task.task
    }
    fun close() {
        executorService.execute {
            interpreter?.close()
            Log.d(TAG, "Closed TFLite interpreter.")
        }
    }
    private fun convertFloatArrayToByteBuffer(pointList: JSONArray): ByteBuffer {
        Log.d(TAG, "convertFloatArrayToByteBuffer pointList=$pointList")
        val byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(modelInputSize)
        byteBuffer.order(ByteOrder.nativeOrder())
        val step = pointList.length().toFloat() / sampleCount
        for (i in 0 until sampleCount) {
            val e = pointList[(i * step).toInt()] as JSONArray
            for (j in 0 until tensorSize) {
                val value = (e[j] as Number).toFloat() // x y w h density dtime
                byteBuffer.putFloat(value)
            }
        }
        return byteBuffer
    }
    companion object {
        private const val TAG = "ClientAI#Classifier"
        private const val MODEL_FILE = "mymodel.tflite"
        private const val FLOAT_TYPE_SIZE = 4
        private const val PIXEL_SIZE = 1
        private const val OUTPUT_CLASSES_COUNT = 1
        const val sampleCount = 9
        const val tensorSize = 6
        const val labelLeft = 0;
        const val labelRight = 1;
        const val labelUnknown = -1;
    }
}
class ClassifierLabelResult(var score: Float, var label: String ,val labelInt: Int) {
    override fun toString(): String {
        val format = DecimalFormat("#.##")
        return "$label score:${format.format(score)}"
    }
}
复制代码
class MotionEventTracker(var context: Context) {
    companion object {
        const val TAG = "ClientAI#tracker"
    }
    interface ITrackDataReadyListener {
        fun onTrackDataReady(dataList: JSONArray)
    }
    private var width = 0
    private var height = 0
    private var density = 1f
    private var listener: ITrackDataReadyListener? = null
    fun checkAndInit(listener: ITrackDataReadyListener) {
        this.listener = listener
        val metric = context.resources.displayMetrics
        width = min(metric.widthPixels, metric.heightPixels)
        height = max(metric.widthPixels, metric.heightPixels)
        density = metric.density
    }
    private var currentEvents: JSONArray? = null
    private var currentDownTime = 0L
    fun recordMotionEvent(ev: MotionEvent) {
        if (ev.pointerCount > 1) {
            currentEvents = null
            return
        }
        if (ev.action == MotionEvent.ACTION_DOWN) {
            currentEvents = JSONArray()
            currentDownTime = ev.eventTime
        }
        if (currentEvents != null) {
            if (ev.historySize > 0) {
                for (i in 0 until ev.historySize) {
                    currentEvents?.put(buildPoint(ev.getHistoricalX(i), ev.getHistoricalY(i), ev.getHistoricalEventTime(i)))
                }
            }
            currentEvents?.put(buildPoint(ev.x, ev.y, ev.eventTime))
        }
        if (ev.action == MotionEvent.ACTION_UP) {
            currentEvents?.let {
                if (it.length() >= 6) {
                    listener?.onTrackDataReady(it) // 触发预测
                    Log.i(TAG, "cache events, eventCount=${it.length()}, data=$it")
                } else {
                    // 过滤点击和误触轨迹
                    Log.i(TAG, "skipped short events, eventCount=${it.length()}, data=$it")
                }
            }
            currentEvents = null
        }
    }
    private fun buildPoint(x: Float, y: Float, timestamp: Long): JSONArray {
        val point = JSONArray()
        point.put(x)
        point.put(y)
        point.put(width)
        point.put(height)
        point.put(density)
        point.put(timestamp - currentDownTime)
        return point
    }
}
复制代码


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