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......@@ -90,7 +90,7 @@ Mobile DEMO experience (based on EasyEdge and Paddle-Lite, supports iOS and Andr
| Model introduction | Model name | Recommended scene | Detection model | Direction classifier | Recognition model |
| ------------------------------------------------------------ | ---------------------------- | ----------------- | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| Chinese and English ultra-lightweight PP-OCRv2 model(11.6M) | ch_PP-OCRv2_xx |Mobile & Server|[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_det_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_det_distill_train.tar)| [inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train.tar) |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/ch/ch_PP-OCRv2_rec_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_rec_train.tar)|
| Chinese and English ultra-lightweight PP-OCRv2 model(11.6M) | ch_PP-OCRv2_xx |Mobile & Server|[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_det_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_det_distill_train.tar)| [inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train.tar) |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.1/chinese/ch_PP-OCRv2_rec_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_rec_train.tar)|
| Chinese and English ultra-lightweight PP-OCR model (9.4M) | ch_ppocr_mobile_v2.0_xx | Mobile & server |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_train.tar)|[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train.tar) |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_train.tar) |
| Chinese and English general PP-OCR model (143.4M) | ch_ppocr_server_v2.0_xx | Server |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_server_v2.0_det_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_server_v2.0_det_train.tar) |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_traingit.tar) |[inference model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_server_v2.0_rec_infer.tar) / [trained model](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_server_v2.0_rec_train.tar) |
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......@@ -201,7 +201,7 @@ The recognition model is the same.
## WINDOWS Users
Windows does not support Pipeline Serving, if we want to lauch paddle serving on Windows, we should use Web Service, for more infomation please refer to [Paddle Serving for Windows Users](https://github.com/PaddlePaddle/Serving/blob/develop/doc/WINDOWS_TUTORIAL.md)
Windows does not support Pipeline Serving, if we want to lauch paddle serving on Windows, we should use Web Service, for more infomation please refer to [Paddle Serving for Windows Users](https://github.com/PaddlePaddle/Serving/blob/develop/doc/Windows_Tutorial_EN.md)
**WINDOWS user can only use version 0.5.0 CPU Mode**
......
......@@ -189,7 +189,7 @@ python3 -m paddle_serving_client.convert --dirname ./ch_PP-OCRv2_rec_infer/ \
## WINDOWS用户
Windows用户不能使用上述的启动方式,需要使用Web Service,详情参见[Windows平台使用Paddle Serving指导](https://github.com/PaddlePaddle/Serving/blob/develop/doc/WINDOWS_TUTORIAL_CN.md)
Windows用户不能使用上述的启动方式,需要使用Web Service,详情参见[Windows平台使用Paddle Serving指导](https://github.com/PaddlePaddle/Serving/blob/develop/doc/Windows_Tutorial_CN.md)
**WINDOWS只能使用0.5.0版本的CPU模式**
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## 数据合成工具
# 数据合成工具
除了开源数据,用户还可使用合成工具自行合成。这里整理了常用的数据合成工具,持续更新中,欢迎各位小伙伴贡献工具~
- [text_renderer](https://github.com/Sanster/text_renderer)
- [SynthText](https://github.com/ankush-me/SynthText)
......@@ -6,3 +6,4 @@
- [TextRecognitionDataGenerator](https://github.com/Belval/TextRecognitionDataGenerator)
- [SynthText3D](https://github.com/MhLiao/SynthText3D)
- [UnrealText](https://github.com/Jyouhou/UnrealText/)
- [SynthTIGER](https://github.com/clovaai/synthtiger)
\ No newline at end of file
# Enhanced CTC Loss
在OCR识别中, CRNN是一种在工业界广泛使用的文字识别算法。 在训练阶段,其采用CTCLoss来计算网络损失; 在推理阶段,其采用CTCDecode来获得解码结果。虽然CRNN算法在实际业务中被证明能够获得很好的识别效果, 然而用户对识别准确率的要求却是无止境的,如何进一步提升文字识别的准确率呢? 本文以CTCLoss为切人点,分别从难例挖掘、 多任务学习、 Metric Learning 3个不同的角度探索了CTCLoss的改进融合方案,提出了EnhancedCTCLoss,其包括如下3个组成部分: Focal-CTC Loss,A-CTC Loss, C-CTC Loss。
在OCR识别中, CRNN是一种在工业界广泛使用的文字识别算法。 在训练阶段,其采用CTCLoss来计算网络损失; 在推理阶段,其采用CTCDecode来获得解码结果。虽然CRNN算法在实际业务中被证明能够获得很好的识别效果, 然而用户对识别准确率的要求却是无止境的,如何进一步提升文字识别的准确率呢? 本文以CTCLoss为切入点,分别从难例挖掘(Hard Example Mining)、 多任务学习(Multi-task Learning)、 度量学习(Metric Learning)3个不同的角度探索了CTCLoss的改进融合方案,提出了EnhancedCTCLoss,其包括如下3个组成部分: Focal-CTC Loss,A-CTC Loss, C-CTC Loss。
## 1. Focal-CTC Loss
Focal Loss 出自论文《Focal Loss for Dense Object Detection》, 该loss最先提出的时候主要是为了解决one-stage目标检测中正负样本比例严重失衡的问题。该损失函数降低了大量简单负样本在训练中所占的权重,也可理解为一种困难样本挖掘。
Focal Loss 出自论文《[Focal Loss for Dense Object Detection](https://arxiv.org/abs/1708.02002)》, 该loss最先提出的时候主要是为了解决one-stage目标检测中正负样本比例严重失衡的问题。该损失函数降低了大量简单负样本在训练中所占的权重,也可理解为一种困难样本挖掘。
其损失函数形式如下:
<div align="center">
<img src="./focal_loss_formula.png" width = "600" />
</div>
......@@ -29,50 +30,51 @@ Focal Loss 出自论文《Focal Loss for Dense Object Detection》, 该loss最
实验中,&gamma;取值为2, &alpha;= 1, 具体实现见: [rec_ctc_loss.py](../../ppocr/losses/rec_ctc_loss.py)
## 2. A-CTC Loss
A-CTC Loss是CTC Loss + ACE Loss的简称。 其中ACE Loss出自论文< Aggregation Cross-Entropy for Sequence Recognition>. ACE Loss相比于CTCLoss,主要有如下两点优势:
+ ACE Loss能够解决2-D文本的识别问题; CTCLoss只能够处理1-D文本
+ ACE Loss 在时间复杂度和空间复杂度上优于CTC loss
A-CTC Loss是CTC Loss + ACE Loss的简称。 其中ACE Loss出自论文[Aggregation Cross-Entropy for Sequence Recognition](https://arxiv.org/abs/1904.08364)》。 ACE Loss相比于CTCLoss,主要有如下两点优势:
+ ACE Loss能够解决2-D文本的识别问题; CTCLoss只能够处理1-D文本
+ ACE Loss 在时间复杂度和空间复杂度上优于CTC loss
前人总结的OCR识别算法的优劣如下图所示:
<div align="center">
<img src="./rec_algo_compare.png" width = "1000" />
</div>
虽然ACELoss确实如上图所说,可以处理2D预测,在内存占用及推理速度方面具备优势,但在实践过程中,我们发现单独使用ACE Loss, 识别效果并不如CTCLoss. 因此,我们尝试将CTCLoss和ACELoss进行结合,同时以CTCLoss为主,将ACELoss 定位为一个辅助监督loss。 这一尝试收到了效果,在我们内部的实验数据集上,相比单独使用CTCLoss,识别准确率可以提升1%左右。
A_CTC Loss定义如下:
<div align="center">
<img src="./equation_a_ctc.png" width = "300" />
</div>
实验中,λ = 0.1. ACE loss实现代码见: [ace_loss.py](../../ppocr/losses/ace_loss.py)
实验中,λ = 0.1. ACE loss实现代码见[ace_loss.py](../../ppocr/losses/ace_loss.py)
## 3. C-CTC Loss
C-CTC Loss是CTC Loss + Center Loss的简称。 其中Center Loss出自论文 < A Discriminative Feature Learning Approach for Deep Face Recognition>. 最早用于人脸识别任务,用于增大类间距离,减小类内距离, 是Metric Learning领域一种较早的、也比较常用的一种算法。
在中文OCR识别任务中,通过对badcase分析, 我们发现中文识别的一大难点是相似字符多,容易误识。 由此我们想到是否可以借鉴Metric Learing的想法, 增大相似字符的类间距,从而提高识别准确率。然而,MetricLearning主要用于图像识别领域,训练数据的标签为一个固定的值;而对于OCR识别来说,其本质上是一个序列识别任务,特征和label之间并不具有显式的对齐关系,因此两者如何结合依然是一个值得探索的方向。
通过尝试Arcmargin, Cosmargin等方法, 我们最终发现Centerloss 有助于进一步提升识别的准确率。C_CTC Loss定义如下:
C-CTC Loss是CTC Loss + Center Loss的简称。 其中Center Loss出自论文《[A Discriminative Feature Learning Approach for Deep Face Recognition](https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-46478-7_31)》。最早用于人脸识别任务,用于增大类间距离,减小类内距离, 是Metric Learning领域一种较早的、也比较常用的一种算法。
在中文OCR识别任务中,通过对badcase分析,我们发现中文识别的一大难点是相似字符多,容易误识。 由此我们想到是否可以借鉴Metric Learing的想法, 增大相似字符的类间距,从而提高识别准确率。然而,MetricLearning主要用于图像识别领域,训练数据的标签为一个固定的值;而对于OCR识别来说,其本质上是一个序列识别任务,特征和label之间并不具有显式的对齐关系,因此两者如何结合依然是一个值得探索的方向。
通过尝试Arcmargin, Cosmargin等方法,我们最终发现Centerloss 有助于进一步提升识别的准确率。C_CTC Loss定义如下:
<div align="center">
<img src="./equation_c_ctc.png" width = "300" />
</div>
实验中,我们设置λ=0.25. center_loss实现代码见: [center_loss.py](../../ppocr/losses/center_loss.py)
值得一提的是, 在C-CTC Loss中,选择随机初始化Center并不能够带来明显的提升. 我们的Center初始化方法如下:
+ 基于原始的CTCLoss, 训练得到一个网络N
+ 挑选出训练集中,识别完全正确的部分, 组成集合G
+ 将G中的每个样本送入网络,进行前向计算, 提取最后一个FC层的输入(即feature)及其经过argmax计算的结果(即index)之间的对应关系
+ 将相同index的feature进行聚合,计算平均值,得到各自字符的初始center.
值得一提的是,在C-CTC Loss中,选择随机初始化Center并不能够带来明显的提升. 我们的Center初始化方法如下:
+ 基于原始的CTCLoss,训练得到一个网络N;
+ 挑选出训练集中,识别完全正确的部分, 组成集合G
+ 将G中的每个样本送入网络,进行前向计算, 提取最后一个FC层的输入(即feature)及其经过argmax计算的结果(即index)之间的对应关系
+ 将相同index的feature进行聚合,计算平均值,得到各自字符的初始center
以配置文件`configs/rec/ch_PP-OCRv2/ch_PP-OCRv2_rec.yml`为例, center提取命令如下所示:
```
python tools/export_center.py -c configs/rec/ch_PP-OCRv2/ch_PP-OCRv2_rec.yml -o Global.pretrained_model="./output/rec_mobile_pp-OCRv2/best_accuracy"
```
运行完后,会在PaddleOCR主目录下生成`train_center.pkl`.
运行完后,会在PaddleOCR主目录下生成`train_center.pkl`
## 4. 实验
对于上述的三种方案,我们基于百度内部数据集进行了训练、评测,实验情况如下表所示:
|algorithm| Focal_CTC | A_CTC | C-CTC |
|:------| :------| ------: | :------: |
|:-----:| :-----:| :-----: | :------: |
|gain| +0.3% | +0.7% | +1.7% |
基于上述实验结论,我们在PP-OCRv2中,采用了C-CTC的策略。 值得一提的是,由于PP-OCRv2 处理的是6625个中文字符的识别任务,字符集比较大,形似字较多,所以在该任务上C-CTC 方案带来的提升较大。 但如果换做其他OCR识别任务,结论可能会有所不同。大家可以尝试Focal-CTC,A-CTC, C-CTC以及组合方案EnhancedCTC,相信会带来不同程度的提升效果。
统一的融合方案见如下文件: [rec_enhanced_ctc_loss.py](../../ppocr/losses/rec_enhanced_ctc_loss.py)
统一的融合方案见如下文件:[rec_enhanced_ctc_loss.py](../../ppocr/losses/rec_enhanced_ctc_loss.py)
......@@ -9,3 +9,4 @@ There are the commonly used data synthesis tools, which will be continuously upd
* [TextRecognitionDataGenerator](https://github.com/Belval/TextRecognitionDataGenerator)
* [SynthText3D](https://github.com/MhLiao/SynthText3D)
* [UnrealText](https://github.com/Jyouhou/UnrealText/)
* [SynthTIGER](https://github.com/clovaai/synthtiger)
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