在 Android 应用中利用机器学习套件识别数字手写内容

借助 ML Kit 的数字墨水识别功能,您可以识别数字平面上数百种语言的手写文本,还可以对草图进行分类。

试试看

  • 您可以试用示例应用,了解此 API 的使用示例。

准备工作

  1. 请务必在您的项目级 build.gradle 文件中的 buildscriptallprojects 部分添加 Google 的 Maven 代码库。
  2. 将 Android 版机器学习套件库的依赖项添加到模块的应用级 Gradle 文件(通常为 app/build.gradle):
dependencies {   // ...   implementation 'com.google.mlkit:digital-ink-recognition:19.0.0' } 

现在,您可以开始识别 Ink 对象中的文本了。

构建 Ink 对象

构建 Ink 对象的主要方法是在触摸屏上绘制。在 Android 上,您可以使用 Canvas 来实现此目的。您的触控事件处理程序应调用以下代码段中所示的 addNewTouchEvent() 方法,以将用户绘制的笔画中的点存储到 Ink 对象中。

以下代码段演示了这种一般模式。如需查看更完整的示例,请参阅机器学习套件快速入门示例

Kotlin

var inkBuilder = Ink.builder() lateinit var strokeBuilder: Ink.Stroke.Builder  // Call this each time there is a new event. fun addNewTouchEvent(event: MotionEvent) {   val action = event.actionMasked   val x = event.x   val y = event.y   var t = System.currentTimeMillis()    // If your setup does not provide timing information, you can omit the   // third paramater (t) in the calls to Ink.Point.create   when (action) {     MotionEvent.ACTION_DOWN -> {       strokeBuilder = Ink.Stroke.builder()       strokeBuilder.addPoint(Ink.Point.create(x, y, t))     }     MotionEvent.ACTION_MOVE -> strokeBuilder!!.addPoint(Ink.Point.create(x, y, t))     MotionEvent.ACTION_UP -> {       strokeBuilder.addPoint(Ink.Point.create(x, y, t))       inkBuilder.addStroke(strokeBuilder.build())     }     else -> {       // Action not relevant for ink construction     }   } }  ...  // This is what to send to the recognizer. val ink = inkBuilder.build()

Java

Ink.Builder inkBuilder = Ink.builder(); Ink.Stroke.Builder strokeBuilder;  // Call this each time there is a new event. public void addNewTouchEvent(MotionEvent event) {   float x = event.getX();   float y = event.getY();   long t = System.currentTimeMillis();    // If your setup does not provide timing information, you can omit the   // third paramater (t) in the calls to Ink.Point.create   int action = event.getActionMasked();   switch (action) {     case MotionEvent.ACTION_DOWN:       strokeBuilder = Ink.Stroke.builder();       strokeBuilder.addPoint(Ink.Point.create(x, y, t));       break;     case MotionEvent.ACTION_MOVE:       strokeBuilder.addPoint(Ink.Point.create(x, y, t));       break;     case MotionEvent.ACTION_UP:       strokeBuilder.addPoint(Ink.Point.create(x, y, t));       inkBuilder.addStroke(strokeBuilder.build());       strokeBuilder = null;       break;   } }  ...  // This is what to send to the recognizer. Ink ink = inkBuilder.build();

获取 DigitalInkRecognizer 的实例

如需执行识别,请将 Ink 实例发送到 DigitalInkRecognizer 对象。以下代码展示了如何通过 BCP-47 标记实例化此类识别器。

Kotlin

// Specify the recognition model for a language var modelIdentifier: DigitalInkRecognitionModelIdentifier try {   modelIdentifier = DigitalInkRecognitionModelIdentifier.fromLanguageTag("en-US") } catch (e: MlKitException) {   // language tag failed to parse, handle error. } if (modelIdentifier == null) {   // no model was found, handle error. } var model: DigitalInkRecognitionModel =     DigitalInkRecognitionModel.builder(modelIdentifier).build()   // Get a recognizer for the language var recognizer: DigitalInkRecognizer =     DigitalInkRecognition.getClient(         DigitalInkRecognizerOptions.builder(model).build())

Java

// Specify the recognition model for a language DigitalInkRecognitionModelIdentifier modelIdentifier; try {   modelIdentifier =     DigitalInkRecognitionModelIdentifier.fromLanguageTag("en-US"); } catch (MlKitException e) {   // language tag failed to parse, handle error. } if (modelIdentifier == null) {   // no model was found, handle error. }  DigitalInkRecognitionModel model =     DigitalInkRecognitionModel.builder(modelIdentifier).build();  // Get a recognizer for the language DigitalInkRecognizer recognizer =     DigitalInkRecognition.getClient(         DigitalInkRecognizerOptions.builder(model).build());

处理 Ink 对象

Kotlin

recognizer.recognize(ink)     .addOnSuccessListener { result: RecognitionResult ->       // `result` contains the recognizer's answers as a RecognitionResult.       // Logs the text from the top candidate.       Log.i(TAG, result.candidates[0].text)     }     .addOnFailureListener { e: Exception ->       Log.e(TAG, "Error during recognition: $e")     }

Java

recognizer.recognize(ink)     .addOnSuccessListener(         // `result` contains the recognizer's answers as a RecognitionResult.         // Logs the text from the top candidate.         result -> Log.i(TAG, result.getCandidates().get(0).getText()))     .addOnFailureListener(         e -> Log.e(TAG, "Error during recognition: " + e));

上述示例代码假定识别模型已下载,如下一部分中所述。

管理模型下载

虽然数字墨水识别 API 支持数百种语言,但每种语言都需要先下载一些数据,然后才能进行识别。每种语言大约需要 20MB 的存储空间。这由 RemoteModelManager 对象处理。

下载新模型

Kotlin

import com.google.mlkit.common.model.DownloadConditions import com.google.mlkit.common.model.RemoteModelManager  var model: DigitalInkRecognitionModel =  ... val remoteModelManager = RemoteModelManager.getInstance()  remoteModelManager.download(model, DownloadConditions.Builder().build())     .addOnSuccessListener {       Log.i(TAG, "Model downloaded")     }     .addOnFailureListener { e: Exception ->       Log.e(TAG, "Error while downloading a model: $e")     }

Java

import com.google.mlkit.common.model.DownloadConditions; import com.google.mlkit.common.model.RemoteModelManager;  DigitalInkRecognitionModel model = ...; RemoteModelManager remoteModelManager = RemoteModelManager.getInstance();  remoteModelManager     .download(model, new DownloadConditions.Builder().build())     .addOnSuccessListener(aVoid -> Log.i(TAG, "Model downloaded"))     .addOnFailureListener(         e -> Log.e(TAG, "Error while downloading a model: " + e));

检查模型是否已下载

Kotlin

var model: DigitalInkRecognitionModel =  ... remoteModelManager.isModelDownloaded(model)

Java

DigitalInkRecognitionModel model = ...; remoteModelManager.isModelDownloaded(model);

删除下载的模型

从设备存储空间中移除模型可释放空间。

Kotlin

var model: DigitalInkRecognitionModel =  ... remoteModelManager.deleteDownloadedModel(model)     .addOnSuccessListener {       Log.i(TAG, "Model successfully deleted")     }     .addOnFailureListener { e: Exception ->       Log.e(TAG, "Error while deleting a model: $e")     } 

Java

 DigitalInkRecognitionModel model = ...; remoteModelManager.deleteDownloadedModel(model)                   .addOnSuccessListener(                       aVoid -> Log.i(TAG, "Model successfully deleted"))                   .addOnFailureListener(                       e -> Log.e(TAG, "Error while deleting a model: " + e));

提高文字识别准确度的技巧

文本识别的准确性可能因语言而异。准确性还取决于写作风格。虽然数字墨迹识别功能经过训练,可以处理多种书写风格,但结果可能会因用户而异。

以下是一些可提高文本识别器准确性的方法。请注意,这些技巧不适用于表情符号、自动绘图和形状的绘图分类器。

书写区域

许多应用都有明确定义的用户输入书写区域。符号的含义部分取决于其相对于包含它的书写区域的大小。 例如,小写字母“o”或“c”与大写字母“O”或“C”之间的区别,以及逗号与正斜杠之间的区别。

告知识别器书写区域的宽度和高度可以提高准确性。不过,识别器会假定书写区域仅包含一行文字。如果实际书写区域足够大,可供用户书写两行或更多行,那么您可以传入一个高度为单行文字高度的最佳估计值的 WritingArea,从而获得更好的结果。您传递给识别器的 WritingArea 对象不必与屏幕上的实际书写区域完全对应。以这种方式更改 WritingArea 高度在某些语言中比在其他语言中效果更好。

指定书写区域时,请以与笔画坐标相同的单位指定其宽度和高度。x、y 坐标实参没有单位要求 - API 会对所有单位进行归一化,因此唯一重要的是笔画的相对大小和位置。您可以根据系统的实际情况,随意传递任何比例的坐标。

前置上下文

前置上下文是指您尝试识别的 Ink 中紧邻笔画之前的文本。您可以通过告知识别器预上下文来帮助它。

例如,草书字母“n”和“u”经常被混淆。如果用户已输入部分字词“arg”,则可以继续输入可识别为“ument”或“nment”的笔画。指定前上下文“arg”可消除歧义,因为“argument”一词比“argnment”更常见。

预上下文还可以帮助识别器识别字词分隔符(字词之间的空格)。您可以输入空格字符,但无法绘制空格字符,那么识别器如何确定一个字词何时结束,下一个字词何时开始?如果用户已经写了“hello”,然后继续写“world”,在没有预设上下文的情况下,识别器会返回字符串“world”。不过,如果您指定前置上下文“hello”,模型将返回字符串“ world”(带有前导空格),因为“hello world”比“helloword”更有意义。

您应提供尽可能长的预上下文字符串,最多 20 个字符(包括空格)。如果字符串更长,识别器只会使用最后 20 个字符。

以下代码示例展示了如何定义书写区域并使用 RecognitionContext 对象指定预上下文。

Kotlin

var preContext : String = ...; var width : Float = ...; var height : Float = ...; val recognitionContext : RecognitionContext =     RecognitionContext.builder()         .setPreContext(preContext)         .setWritingArea(WritingArea(width, height))         .build()  recognizer.recognize(ink, recognitionContext)

Java

String preContext = ...; float width = ...; float height = ...; RecognitionContext recognitionContext =     RecognitionContext.builder()                       .setPreContext(preContext)                       .setWritingArea(new WritingArea(width, height))                       .build();  recognizer.recognize(ink, recognitionContext);

笔画顺序

识别准确度对笔画顺序非常敏感。识别器希望笔画按照人们自然书写的顺序进行,例如英语是从左到右。任何偏离此模式的情况(例如,从最后一个字开始写英语句子)都会导致结果不太准确。

另一个示例是,当 Ink 中间的某个字词被移除并替换为另一个字词时。修订内容可能位于句中,但修订的笔画位于笔画序列的末尾。在这种情况下,我们建议您将新写入的字词单独发送到 API,并使用您自己的逻辑将结果与之前的识别结果合并。

处理不明确的形状

在某些情况下,提供给识别器的形状的含义并不明确。例如,边角非常圆润的矩形可以被视为矩形或椭圆。

如果存在这些不明确的情况,可以使用识别得分(如果可用)来处理。只有形状分类器提供得分。如果模型非常有把握,那么最佳结果的分数会远高于次佳结果。如果存在不确定性,前两项结果的分数将非常接近。另请注意,形状分类器会将整个 Ink 视为单个形状。例如,如果 Ink 包含一个矩形和一个相邻的椭圆,识别器可能会返回其中一个(或完全不同的内容)作为结果,因为单个识别候选对象无法表示两种形状。