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Face APIで同一人物検出アプリを作ってみた

Last updated at 2020-12-25Posted at 2020-12-25

概要

学校の卒業アルバムや旅行のアルバムなど大勢の人が映るアルバムでは、特定の人が偏って掲載されていると不公平になってしまうと思います。
そのため同じ人が映っている写真を均等に掲載させたいところですが、膨大な枚数の写真から同じ人が映っている写真を手作業で1枚1枚チェックしようとするととても時間がかかります。
そこで、同一人物をAIに検出させ、分類をさせる簡単なWebアプリを作りました。

Cognitive Services Face API

Azureが提供するサービス「Cognitive Services」の1つで、人物の顔を検出して年齢や性別などの情報を取得をしたり、タグ付けや学習を行うことができます。
- 詳細はこちらをご参照ください。

今回はそれらのうちFace DetectとFace Groupを組み合わせて、同一人物検出アプリを作成しました。

Face Detect

画像から顔を検出し、Face IDを発行したり、顔の様々な情報を取得するAPIです。

APIを試した結果はこちらです。

リクエスト
- 下記のように画像URLまたはバイナリデータをリクエストに入れます。
```
{
    "url": "http://example.com/1.jpg"
}
```
レスポンス
- Face IDと顔の座標が取得できます。
- emotionの属性情報から人の感情も取得できます。「幸せ」「怒り」「悲しみ」など様々な感情がそれぞれ何%マッチしているのかがスコアリングされます。
  - その他、性別や年齢などの属性情報も取得できます。詳しくはこちらをご参照ください。
- 1件の画像に人物が複数映っている場合も、それぞれ情報が取得できます。下記のサンプルでは2名の人物が検出されています。

[
    {
        "faceId": "ae03abe4-3358-450b-b869-599d54200cb1",
        "faceRectangle": {
            "top": 347,
            "left": 893,
            "width": 135,
            "height": 135
        },
        "faceAttributes": {
            "emotion": {
                "anger": 0.0,
                "contempt": 0.001,
                "disgust": 0.0,
                "fear": 0.0,
                "happiness": 0.633,
                "neutral": 0.366,
                "sadness": 0.0,
                "surprise": 0.0
            }
        }
    },
    {
        "faceId": "29c098a5-3bab-48f0-9886-5a62f9d4f155",
        "faceRectangle": {
            "top": 342,
            "left": 1247,
            "width": 132,
            "height": 132
        },
        "faceAttributes": {
            "emotion": {
                "anger": 0.0,
                "contempt": 0.0,
                "disgust": 0.001,
                "fear": 0.0,
                "happiness": 0.0,
                "neutral": 0.34,
                "sadness": 0.658,
                "surprise": 0.0
            }
        }
    }
]

Face Group

上述のFace Detectで取得したFace IDを同一人物でグルーピングするAPIです。

APIを試した結果はこちらです。

リクエスト
- Face Detectで取得したfaceIdをfaceIdsのリストに入れます。

{
    "faceIds": [
        "b9bdc395-2def-4b2a-9cc0-4bd0cbd2171d",
        "19b09186-f45c-4102-8eee-f35da431b7ee",
        "88d5dccd-a678-4953-b4be-867ee92fd676",
        "8964ecbb-c7ac-4717-a882-9a4248583a90",
        "88403595-ebed-4562-8e9b-ed845f183217"
    ]
}

レスポンス
- groupsに同一人物のリストが表示されました。
- messyGroupはグルーピングされなかった＝検出された顔が1件のみのIDのリストです。

{
    "groups": [
        [
            "b9bdc395-2def-4b2a-9cc0-4bd0cbd2171d",
            "8964ecbb-c7ac-4717-a882-9a4248583a90"
        ],
        [
            "88d5dccd-a678-4953-b4be-867ee92fd676", 
            "19b09186-f45c-4102-8eee-f35da431b7ee"
        ]
    ],
    "messyGroup": [
        "88403595-ebed-4562-8e9b-ed845f183217"
    ]
}

Webアプリに組み込んでみた

Face APIの仕様を確認したところで、さっそくWebアプリケーションに組み込んでみましょう。

処理フロー

処理フローの詳細は下記の通りです。
データの状態はCosmos DBに保管します。

ユーザーは画像をアップロードする
アップロードした画像はAzure BLOBストレージに保管
Face Detect APIで人物の顔を検出する
Face Group APIで同一人物をグルーピングする
グルーピング結果を画面に表示する

使用したライブラリ

このようなSPA & Backendの構成でWebアプリを作成しました。

Frontend: Angular 10
Backend: ASP .NET Core 3.1
- Face API SDK: Microsoft.Azure.CognitiveServices.Vision.Face
- BLOBストレージSDK: Azure.Storage.Blobs

APIの呼び出し方（.NET SDK）

Face APIでは.NET環境向けのSDKが提供されているため、そちらを使ったAPIの呼び出し例をご紹介します。

FaceClientの作成

Cognitive Services サブスクリプションキーとエンドポイントを下記の通り指定し、クライアントを作成します。
FaceClientはDisposableなクライアントなので、staticなクラス変数とし、コンストラクタでのみ生成すると良いでしょう。

public class FaceApiService
{
    private static FaceClient FaceClient;

    public FaceApiService()
    {
        var subscriptionKey = "cognitive-services-subscription-key";
        var endPoint = "https://japaneast.api.cognitive.microsoft.com/";
        FaceClient = new FaceClient(new ApiKeyServiceClientCredentials(subscriptionKey), new System.Net.Http.DelegatingHandler[] { })
        {
            Endpoint = endPoint
        };
    }
}

Face Detect APIの呼び出し方
- 画像のURLから解析する場合、上述で生成したFaceClientのDetectWithUrlAsyncメソッドを呼び出します。
- 性別、年齢などの属性情報を取得する場合は、returnFaceAttributesを設定します。
  - Emotionを取得する場合は、returnFaceAttributesにFaceAttributeType.Emotionを指定します。
- 下記のコードは画像のURLをもとにFace Detect APIを呼び出し、結果を返すメソッドです。
```
public class FaceApiService
{
    public async Task<IList<DetectedFace>> DetectAsync(string url)
    {
        // Emotionの取得
        var returnFaceAttributes = new List<FaceAttributeType?>
        {
            FaceAttributeType.Emotion
        };
        return await FaceClient.Face.DetectWithUrlAsync(url, returnFaceAttributes: returnFaceAttributes);
    }
}
```
Face Group APIの呼び出し方
- Face Group APIはDetect API同様、FaceClientのGroupAsyncメソッドを呼び出します。
- 下記のコードはFace IDの一覧からFace Group APIを呼び出し、グルーピング結果を返すAPIです。
```
public class FaceApiService
{
    public async Task<GroupResult> GroupAsync(IList<Guid> faceIds)
    {
        return await FaceClient.Face.GroupAsync((IList<Guid?>)faceIds);
    }
}
```

動かしてみる

アップロード画面

試しにこちらの4枚の画像をアップロードします。
解析が正しければ、3名の人物が検出されるはずです。

一覧画面
- 想定通り3名の人物が検出されました。
- それぞれ同一人物が何件ヒットしたかもバッジで表示させています。
詳細画面
- 上記一覧画面の最初の男性を選択すると、この男性が映っている画像が一覧表示されます。
- emotionの結果も組み合わせてどんな表情をしているかも表示させてみました。

ハマったポイント

Face APIの .NET SDKは通常パッケージマネージャでは表示されない
- Cognitive Services APIを呼び出せる .NET SDKは充実していますが、Face API用のSDKだけVisual Studioのパッケージマネージャから普通に探してもヒットしませんでした・・・。
- 現在Face APIをインストールしたい場合、パッケージマネージャでは「プレリリースを含める」チェックをONにする必要があるようでした。
  - 公式のクイックスタートにも記載されています。

まとめ

Azure Cognitive ServiceのFace APIは、数回APIを実行するだけで簡単に同一人物を検出・分類させることができます。
今回はFace APIのうちDetect APIとGroup APIを組み合わせ、簡単な同一人物検出Webアプリを作成しました。
今後はタグ付け機能や学習機能なども使ってさらにリッチにしていきたいと思います。