# 端侧部署

本教程将介绍基于[Paddle Lite](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite) 在移动端部署PaddleOCR超轻量中文检测、识别模型的详细步骤。

Paddle Lite是飞桨轻量化推理引擎，为手机、IOT端提供高效推理能力，并广泛整合跨平台硬件，为端侧部署及应用落地问题提供轻量化的部署方案。


## 1. 准备环境

### 运行准备
- 电脑（编译Paddle Lite）
- 安卓手机（armv7或armv8）

### 1.1 准备交叉编译环境
交叉编译环境用于编译 Paddle Lite 和 PaddleOCR 的C++ demo。
支持多种开发环境，不同开发环境的编译流程请参考对应文档。

1. [Docker](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_env.html#docker)
2. [Linux](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_env.html#linux)
3. [MAC OS](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_env.html#mac-os)

### 1.2 准备预测库

预测库有两种获取方式：
- 1. 直接下载，预测库下载链接如下：
      |平台|预测库下载链接|
      |-|-|
      |Android|[arm7](https://paddlelite-data.bj.bcebos.com/Release/2.6.1/Android/inference_lite_lib.android.armv7.gcc.c++_static.with_extra.CV_ON.tar.gz) / [arm8](https://paddlelite-data.bj.bcebos.com/Release/2.6.1/Android/inference_lite_lib.android.armv8.gcc.c++_static.with_extra.CV_ON.tar.gz)|
      |IOS|[arm7](https://paddlelite-data.bj.bcebos.com/Release/2.6.1/iOS/inference_lite_lib.ios.armv7.with_extra.CV_ON.tar.gz) / [arm8](https://paddlelite-data.bj.bcebos.com/Release/2.6.1/iOS/inference_lite_lib.ios64.armv8.with_extra.CV_ON.tar.gz)|

      注：1. 如果是从下Paddle-Lite[官网文档](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/user_guides/release_lib.html#android-toolchain-gcc)下载的预测库，
      注意选择`with_extra=ON，with_cv=ON`的下载链接。2. 如果使用量化的模型部署在端侧，建议使用Paddle-Lite develop分支编译预测库。

- 2. [建议]编译Paddle-Lite得到预测库，Paddle-Lite的编译方式如下：
```
git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
cd Paddle-Lite
# 务必使用develop分支编译预测库
git checkout develop
./lite/tools/build_android.sh  --arch=armv8  --with_cv=ON --with_extra=ON
```

注意：编译Paddle-Lite获得预测库时，需要打开`--with_cv=ON --with_extra=ON`两个选项，`--arch`表示`arm`版本，这里指定为armv8，
更多编译命令
介绍请参考[链接](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/user_guides/Compile/Android.html#id2)。

直接下载预测库并解压后，可以得到`inference_lite_lib.android.armv8/`文件夹，通过编译Paddle-Lite得到的预测库位于
`Paddle-Lite/build.lite.android.armv8.gcc/inference_lite_lib.android.armv8/`文件夹下。
预测库的文件目录如下：
```
inference_lite_lib.android.armv8/
|-- cxx                                        C++ 预测库和头文件
|   |-- include                                C++ 头文件
|   |   |-- paddle_api.h
|   |   |-- paddle_image_preprocess.h
|   |   |-- paddle_lite_factory_helper.h
|   |   |-- paddle_place.h
|   |   |-- paddle_use_kernels.h
|   |   |-- paddle_use_ops.h
|   |   `-- paddle_use_passes.h
|   `-- lib                                           C++预测库
|       |-- libpaddle_api_light_bundled.a             C++静态库
|       `-- libpaddle_light_api_shared.so             C++动态库
|-- java                                     Java预测库
|   |-- jar
|   |   `-- PaddlePredictor.jar
|   |-- so
|   |   `-- libpaddle_lite_jni.so
|   `-- src
|-- demo                                     C++和Java示例代码
|   |-- cxx                                  C++  预测库demo
|   `-- java                                 Java 预测库demo
```

## 2 开始运行

### 2.1 模型优化

Paddle-Lite 提供了多种策略来自动优化原始的模型，其中包括量化、子图融合、混合调度、Kernel优选等方法，使用Paddle-lite的opt工具可以自动
对inference模型进行优化，优化后的模型更轻量，模型运行速度更快。

如果已经准备好了 `.nb` 结尾的模型文件，可以跳过此步骤。

下述表格中也提供了一系列中文移动端模型：

|模型版本|模型简介|模型大小|检测模型|文本方向分类模型|识别模型|Paddle-Lite版本|
|-|-|-|-|-|-|-|
|V1.1|超轻量中文OCR 移动端模型|8.1M|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.1_det_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.1_cls_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_opt.nb)|develop|
|【slim】V1.1|超轻量中文OCR 移动端模型|3.5M|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.1_cls_quant_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_opt.nb)|develop|
|V1.0|轻量级中文OCR 移动端模型|8.6M|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.0_det_opt.nb)|---|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile/lite/ch_ppocr_mobile_v1.0_rec_opt.nb)|develop|

注意：V1.1 3.0M 轻量模型是使用PaddleSlim优化后的，需要配合Paddle-Lite最新预测库使用。

如果直接使用上述表格中的模型进行部署，可略过下述步骤，直接阅读 [2.2节](#2.2与手机联调)。

如果要部署的模型不在上述表格中，则需要按照如下步骤获得优化后的模型。

模型优化需要Paddle-Lite的opt可执行文件，可以通过编译Paddle-Lite源码获得，编译步骤如下：
```
# 如果准备环境时已经clone了Paddle-Lite，则不用重新clone Paddle-Lite
git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
cd Paddle-Lite
git checkout develop
# 启动编译
./lite/tools/build.sh build_optimize_tool
```

编译完成后，opt文件位于`build.opt/lite/api/`下，可通过如下方式查看opt的运行选项和使用方式；
```
cd build.opt/lite/api/
./opt
```

|选项|说明|
|-|-|
|--model_dir|待优化的PaddlePaddle模型（非combined形式）的路径|
|--model_file|待优化的PaddlePaddle模型（combined形式）的网络结构文件路径|
|--param_file|待优化的PaddlePaddle模型（combined形式）的权重文件路径|
|--optimize_out_type|输出模型类型，目前支持两种类型：protobuf和naive_buffer，其中naive_buffer是一种更轻量级的序列化/反序列化实现。若您需要在mobile端执行模型预测，请将此选项设置为naive_buffer。默认为protobuf|
|--optimize_out|优化模型的输出路径|
|--valid_targets|指定模型可执行的backend，默认为arm。目前可支持x86、arm、opencl、npu、xpu，可以同时指定多个backend(以空格分隔)，Model Optimize Tool将会自动选择最佳方式。如果需要支持华为NPU（Kirin 810/990 Soc搭载的达芬奇架构NPU），应当设置为npu, arm|
|--record_tailoring_info|当使用 根据模型裁剪库文件 功能时，则设置该选项为true，以记录优化后模型含有的kernel和OP信息，默认为false|

`--model_dir`适用于待优化的模型是非combined方式，PaddleOCR的inference模型是combined方式，即模型结构和模型参数使用单独一个文件存储。

下面以PaddleOCR的超轻量中文模型为例，介绍使用编译好的opt文件完成inference模型到Paddle-Lite优化模型的转换。

```
# 【推荐】 下载PaddleOCR V1.1版本的中英文 inference模型，V1.1比1.0效果更好，模型更小
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile-slim/det/ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_infer.tar && tar xf  ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_infer.tar
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/20-09-22/mobile-slim/rec/ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_infer.tar && tar xf  ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_infer.tar
# 转换V1.1检测模型
./opt --model_file=./ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_infer/model  --param_file=./ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_infer/params  --optimize_out=./ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_opt --valid_targets=arm
# 转换V1.1识别模型
./opt --model_file=./ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_infer/model  --param_file=./ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_infer/params  --optimize_out=./ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_opt --valid_targets=arm


# 或下载使用PaddleOCR的V1.0超轻量中英文 inference模型，解压并转换为移动端支持的模型
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/ch_models/ch_det_mv3_db_infer.tar && tar xf ch_det_mv3_db_infer.tar
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/ch_models/ch_rec_mv3_crnn_infer.tar && tar xf ch_rec_mv3_crnn_infer.tar
# 转换V1.0检测模型
./opt --model_file=./ch_det_mv3_db/model --param_file=./ch_det_mv3_db/params --optimize_out_type=naive_buffer --optimize_out=./ch_det_mv3_db_opt --valid_targets=arm
# 转换V1.0识别模型
./opt --model_file=./ch_rec_mv3_crnn/model --param_file=./ch_rec_mv3_crnn/params --optimize_out_type=naive_buffer --optimize_out=./ch_rec_mv3_crnn_opt --valid_targets=arm
```

转换成功后，当前目录下会多出`.nb`结尾的文件，即是转换成功的模型文件。

注意：使用paddle-lite部署时，需要使用opt工具优化后的模型。 opt 工具的输入模型是paddle保存的inference模型

<a name="2.2与手机联调"></a>
### 2.2 与手机联调

首先需要进行一些准备工作。
 1. 准备一台arm8的安卓手机，如果编译的预测库和opt文件是armv7，则需要arm7的手机，并修改Makefile中`ARM_ABI = arm7`。
 2. 打开手机的USB调试选项，选择文件传输模式，连接电脑。
 3. 电脑上安装adb工具，用于调试。 adb安装方式如下：

    3.1. MAC电脑安装ADB:
    ```
    brew cask install android-platform-tools
    ```
    3.2. Linux安装ADB
    ```
    sudo apt update
    sudo apt install -y wget adb
    ```
    3.3. Window安装ADB

    win上安装需要去谷歌的安卓平台下载adb软件包进行安装：[链接](https://developer.android.com/studio)

    打开终端，手机连接电脑，在终端中输入
    ```
    adb devices
    ```
    如果有device输出，则表示安装成功。
    ```
       List of devices attached
       744be294    device
    ```

 4. 准备优化后的模型、预测库文件、测试图像和使用的字典文件。
 ```
 git clone https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR.git
 cd PaddleOCR/deploy/lite/
 # 运行prepare.sh，准备预测库文件、测试图像和使用的字典文件，并放置在预测库中的demo/cxx/ocr文件夹下
 sh prepare.sh /{lite prediction library path}/inference_lite_lib.android.armv8

 # 进入OCR demo的工作目录
 cd /{lite prediction library path}/inference_lite_lib.android.armv8/
 cd demo/cxx/ocr/
 # 将C++预测动态库so文件复制到debug文件夹中
 cp ../../../cxx/lib/libpaddle_light_api_shared.so ./debug/
 ```

 准备测试图像，以`PaddleOCR/doc/imgs/11.jpg`为例，将测试的图像复制到`demo/cxx/ocr/debug/`文件夹下。
 准备lite opt工具优化后的模型文件，比如使用`ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_opt.nb，ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_opt.nb, ch_ppocr_mobile_cls_quant_opt.nb`，模型文件放置在`demo/cxx/ocr/debug/`文件夹下。

 执行完成后，ocr文件夹下将有如下文件格式：

```
demo/cxx/ocr/
|-- debug/  
|   |--ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_opt.nb           优化后的检测模型文件
|   |--ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_opt.nb           优化后的识别模型文件
|   |--ch_ppocr_mobile_cls_quant_opt.nb                优化后的文字方向分类器模型文件
|   |--11.jpg                           待测试图像
|   |--ppocr_keys_v1.txt                中文字典文件
|   |--libpaddle_light_api_shared.so    C++预测库文件
|   |--config.txt                       DB-CRNN超参数配置
|-- config.txt                  DB-CRNN超参数配置
|-- crnn_process.cc             识别模型CRNN的预处理和后处理文件
|-- crnn_process.h
|-- db_post_process.cc          检测模型DB的后处理文件
|-- db_post_process.h
|-- Makefile                    编译文件
|-- ocr_db_crnn.cc              C++预测源文件
```

#### 注意：
1. ppocr_keys_v1.txt是中文字典文件，如果使用的 nb 模型是英文数字或其他语言的模型，需要更换为对应语言的字典。
PaddleOCR 在ppocr/utils/下存放了多种字典，包括：
```
french_dict.txt     # 法语字典
german_dict.txt     # 德语字典
ic15_dict.txt       # 英文字典
japan_dict.txt      # 日语字典
korean_dict.txt     # 韩语字典
ppocr_keys_v1.txt   # 中文字典
```

2.  `config.txt` 包含了检测器、分类器的超参数，如下：
```
max_side_len  960         # 输入图像长宽大于960时，等比例缩放图像，使得图像最长边为960
det_db_thresh  0.3        # 用于过滤DB预测的二值化图像，设置为0.-0.3对结果影响不明显
det_db_box_thresh  0.5    # DB后处理过滤box的阈值，如果检测存在漏框情况，可酌情减小
det_db_unclip_ratio  1.6  # 表示文本框的紧致程度，越小则文本框更靠近文本
use_direction_classify  1  # 是否使用方向分类器，0表示不使用，1表示使用
```

 5. 启动调试

 上述步骤完成后就可以使用adb将文件push到手机上运行，步骤如下：

 ```
 # 执行编译，得到可执行文件ocr_db_crnn
 # ocr_db_crnn可执行文件的使用方式为:
 # ./ocr_db_crnn  检测模型文件 方向分类器模型文件  识别模型文件  测试图像路径  字典文件路径
 make -j
 # 将编译的可执行文件移动到debug文件夹中
 mv ocr_db_crnn ./debug/
 # 将debug文件夹push到手机上
 adb push debug /data/local/tmp/
 adb shell
 cd /data/local/tmp/debug
 export LD_LIBRARY_PATH=/data/local/tmp/debug:$LD_LIBRARY_PATH
 ./ocr_db_crnn ch_ppocr_mobile_v1.1_det_prune_opt.nb  ch_ppocr_mobile_v1.1_rec_quant_opt.nb  ch_ppocr_mobile_cls_quant_opt.nb  ./11.jpg  ppocr_keys_v1.txt
 ```

 如果对代码做了修改，则需要重新编译并push到手机上。

 运行效果如下：

<div align="center">
    <img src="../imgs/demo.png" width="600">
</div>


## FAQ
Q1：如果想更换模型怎么办，需要重新按照流程走一遍吗？
A1：如果已经走通了上述步骤，更换模型只需要替换 .nb 模型文件即可，同时要注意字典更新

Q2：换一个图测试怎么做？
A2：替换debug下的.jpg测试图像为你想要测试的图像，adb push 到手机上即可

Q3：如何封装到手机APP中？
A3：此demo旨在提供能在手机上运行OCR的核心算法部分，PaddleOCR/deploy/android_demo是将这个demo封装到手机app的示例，供参考
