From 68dbab5626e6da8f1765702f0a75ebab878eac51 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Leif <4603009@qq.com> Date: Thu, 14 Jul 2022 16:22:54 +0800 Subject: [PATCH] Update README Update README --- README.md | 3 +- README_ch.md | 21 +- ...45\346\234\237\350\257\206\345\210\253.md" | 685 ++++++++++++++++++ ...73\346\225\260\350\257\206\345\210\253.md" | 616 ++++++++++++++++ 4 files changed, 1318 insertions(+), 7 deletions(-) create mode 100644 "applications/\345\214\205\350\243\205\347\224\237\344\272\247\346\227\245\346\234\237\350\257\206\345\210\253.md" create mode 100644 "applications/\346\266\262\346\231\266\345\261\217\350\257\273\346\225\260\350\257\206\345\210\253.md" diff --git a/README.md b/README.md index b66b8c1c..60c09815 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -70,8 +70,9 @@ PaddleOCR support a variety of cutting-edge algorithms related to OCR, and devel - For Chinese develops, Scan the QR code below with your Wechat, you can join the official technical discussion group. For richer community content, please refer to [中文README](README_ch.md), looking forward to your participation.
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+ ## PP-OCR Series Model List（Update on September 8th） diff --git a/README_ch.md b/README_ch.md index 97664751..82fe407c 100755 --- a/README_ch.md +++ b/README_ch.md @@ -27,10 +27,8 @@ PaddleOCR旨在打造一套丰富、领先、且实用的OCR工具库，助力 ## 近期更新 -- **🔥2022.5.25~26 OCR产业应用两日直播课** - - - 25日：车牌识别产业应用实战（[AI Studio项目链接](https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/3919091?contributionType=1)） - - 26日：一招搞定工业常见数码管、PCB字符识别（AI Studio项目链接：[数码管识别](https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/4049044?contributionType=1)，[PCB字符识别](https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/4008973)） +- **🔥2022.7 发布[OCR场景应用集合](./applications)** + - 覆盖通用，制造、金融、交通行业的主要OCR垂类应用，在PP-OCR、PP-Structure的通用能力基础之上，以notebook的形式展示利用场景数据微调、模型优化方法、数据增广等内容，为开发者快速落地OCR应用提供示范与启发。 - **🔥2022.5.9 发布PaddleOCR [release/2.5](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/tree/release/2.5)** - 发布[PP-OCRv3](./doc/doc_ch/ppocr_introduction.md#pp-ocrv3)，速度可比情况下，中文场景效果相比于PP-OCRv2再提升5%，英文场景提升11%，80语种多语言模型平均识别准确率提升5%以上； @@ -77,10 +75,11 @@ PaddleOCR旨在打造一套丰富、领先、且实用的OCR工具库，助力 - **社区常规赛**🎁：社区常规赛是面向OCR开发者的积分赛事，覆盖文档、代码、模型和应用四大类型，以季度为单位评选并发放奖励，赛题详情与报名方法可参考[链接](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/issues/4982)。
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+ ## PP-OCR系列模型列表（更新中） @@ -90,9 +89,19 @@ PaddleOCR旨在打造一套丰富、领先、且实用的OCR工具库，助力 | 英文超轻量PP-OCRv3模型（13.4M） | en_PP-OCRv3_xx | 移动端&服务器端 | [推理模型](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/english/en_PP-OCRv3_det_infer.tar) / [训练模型](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/english/en_PP-OCRv3_det_distill_train.tar) | [推理模型](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar) / [训练模型](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train.tar) | [推理模型](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/english/en_PP-OCRv3_rec_infer.tar) / [训练模型](https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/english/en_PP-OCRv3_rec_train.tar) | - 超轻量OCR系列更多模型下载（包括多语言），可以参考[PP-OCR系列模型下载](./doc/doc_ch/models_list.md)，文档分析相关模型参考[PP-Structure系列模型下载](./ppstructure/docs/models_list.md) -- 制造、金融、交通行业的主要OCR垂类应用（如电表、数码管、液晶屏、不动产证、车牌、SVTR大模型），可参考[场景应用模型下载](./applications) + +### PaddleOCR场景应用模型 + +| 行业 | 类别 | 亮点 | 文档说明 | 模型下载 | +| ---- | ------------ | ---------------------------------- | ------------------------------------------------------------ | --------------------------------------------- | +| 制造 | 数码管识别 | 数码管数据合成、漏识别调优 | [光功率计数码管字符识别](./applications/光功率计数码管字符识别/光功率计数码管字符识别.md) | [下载链接](./applications/README.md#模型下载) | +| 金融 | 通用表单识别 | 多模态通用表单结构化提取 | [多模态表单识别](./applications/多模态表单识别.md) | [下载链接](./applications/README.md#模型下载) | +| 交通 | 车牌识别 | 多角度图像处理、轻量模型、端侧部署 | [轻量级车牌识别](./applications/轻量级车牌识别.md) | [下载链接](./applications/README.md#模型下载) | + +- 更多制造、金融、交通行业的主要OCR垂类应用模型（如电表、液晶屏、车牌、高精度SVTR模型等），可参考[场景应用模型下载](./applications) + ## 文档教程 - [运行环境准备](./doc/doc_ch/environment.md) diff --git "a/applications/\345\214\205\350\243\205\347\224\237\344\272\247\346\227\245\346\234\237\350\257\206\345\210\253.md" "b/applications/\345\214\205\350\243\205\347\224\237\344\272\247\346\227\245\346\234\237\350\257\206\345\210\253.md" new file mode 100644 index 00000000..73c174c4 --- /dev/null +++ "b/applications/\345\214\205\350\243\205\347\224\237\344\272\247\346\227\245\346\234\237\350\257\206\345\210\253.md" @@ -0,0 +1,685 @@ +# 一种基于PaddleOCR的产品包装生产日期识别模型 + +- [1. 项目介绍](#1-项目介绍) +- [2. 环境搭建](#2-环境搭建) +- [3. 数据准备](#3-数据准备) +- [4. 直接使用PP-OCRv3模型评估](#4-直接使用PPOCRv3模型评估) +- [5. 基于合成数据finetune](#5-基于合成数据finetune) + - [5.1 Text Renderer数据合成方法](#51-TextRenderer数据合成方法) + - [5.1.1 下载Text Renderer代码](#511-下载TextRenderer代码) + - [5.1.2 准备背景图片](#512-准备背景图片) + - [5.1.3 准备语料](#513-准备语料) + - [5.1.4 下载字体](#514-下载字体) + - [5.1.5 运行数据合成命令](#515-运行数据合成命令) + - [5.2 模型训练](#52-模型训练) +- [6. 基于真实数据finetune](#6-基于真实数据finetune) + - [6.1 python爬虫获取数据](#61-python爬虫获取数据) + - [6.2 数据挖掘](#62-数据挖掘) + - [6.3 模型训练](#63-模型训练) +- [7. 基于合成+真实数据finetune](#7-基于合成+真实数据finetune) + + +## 1. 项目介绍 + +产品包装生产日期是计算机视觉图像识别技术在工业场景中的一种应用。产品包装生产日期识别技术要求能够将产品生产日期从复杂背景中提取并识别出来，在物流管理、物资管理中得到广泛应用。 + +![](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/d9e0533cc1df47ffa3bbe99de9e42639a3ebfa5bce834bafb1ca4574bf9db684) + + +- 项目难点 + +1. 没有训练数据 +2. 图像质量层次不齐: 角度倾斜、图片模糊、光照不足、过曝等问题严重 + +针对以上问题， 本例选用PP-OCRv3这一开源超轻量OCR系统进行包装产品生产日期识别系统的开发。直接使用PP-OCRv3进行评估的精度为62.99%。为提升识别精度，我们首先使用数据合成工具合成了3k数据，基于这部分数据进行finetune，识别精度提升至73.66%。由于合成数据与真实数据之间的分布存在差异，为进一步提升精度，我们使用网络爬虫配合数据挖掘策略得到了1k带标签的真实数据，基于真实数据finetune的精度为71.33%。最后，我们综合使用合成数据和真实数据进行finetune，将识别精度提升至86.99%。各策略的精度提升效果如下： + +| 策略 | 精度| +| :--------------- | :-------- | +| PP-OCRv3评估 | 62.99| +| 合成数据finetune | 73.66| +| 真实数据finetune | 71.33| +| 真实+合成数据finetune | 86.99| + +AIStudio项目链接： [一种基于PaddleOCR的包装生产日期识别方法](https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/4287736) + +## 2. 环境搭建 + +本任务基于Aistudio完成, 具体环境如下： + +- 操作系统: Linux +- PaddlePaddle: 2.3 +- PaddleOCR: Release/2.5 +- text_renderer: master + +下载PaddlleOCR代码并安装依赖库: +```bash +git clone -b dygraph https://gitee.com/paddlepaddle/PaddleOCR + +# 安装依赖库 +cd PaddleOCR +pip install -r PaddleOCR/requirements.txt +``` + +## 3. 数据准备 + +本项目使用人工预标注的300张图像作为测试集。 + +部分数据示例如下： + +![](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/39ff30e0ab0442579712255e6a9ea6b5271169c98e624e6eb2b8781f003bfea0) + + +标签文件格式如下： +```txt +数据路径 标签（中间以制表符分隔） +``` + +|数据集类型|数量| +|---|---| +|测试集| 300| + +数据集[下载链接](https://aistudio.baidu.com/aistudio/datasetdetail/149770)，下载后可以通过下方命令解压: + +```bash +tar -xvf data.tar +mv data ${PaddleOCR_root} +``` + +数据解压后的文件结构如下： + +```shell +PaddleOCR +├── data +│ ├── mining_images # 挖掘的真实数据示例 +│ ├── mining_train.list # 挖掘的真实数据文件列表 +│ ├── render_images # 合成数据示例 +│ ├── render_train.list # 合成数据文件列表 +│ ├── val # 测试集数据 +│ └── val.list # 测试集数据文件列表 +| ├── bg # 合成数据所需背景图像 +│ └── corpus # 合成数据所需语料 +``` + +## 4. 直接使用PP-OCRv3模型评估 + +准备好测试数据后，可以使用PaddleOCR的PP-OCRv3模型进行识别。 + +- 下载预训练模型 + +首先需要下载PP-OCR v3中英文识别模型文件，下载链接可以在https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.5/doc/doc_ch/ppocr_introduction.md#6 获取，下载命令: + +```bash +cd ${PaddleOCR_root} +mkdir ckpt +wget -nc -P ckpt https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/chinese/ch_PP-OCRv3_rec_train.tar +pushd ckpt/ +tar -xvf ch_PP-OCRv3_rec_train.tar +popd +``` + +- 模型评估 + +使用以下命令进行PP-OCRv3评估: + +```bash +python tools/eval.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml \ + -o Global.checkpoints=ckpt/ch_PP-OCRv3_rec_train/best_accuracy \ + Eval.dataset.data_dir=./data \ + Eval.dataset.label_file_list=["./data/val.list"] + +``` + +其中各参数含义如下： + +```bash +-c: 指定使用的配置文件，ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml对应于OCRv3识别模型。 +-o: 覆盖配置文件中参数 +Global.checkpoints: 指定评估使用的模型文件路径 +Eval.dataset.data_dir: 指定评估数据集路径 +Eval.dataset.label_file_list: 指定评估数据集文件列表 +``` + +## 5. 基于合成数据finetune + +### 5.1 Text Renderer数据合成方法 + +#### 5.1.1 下载Text Renderer代码 + +首先从github或gitee下载Text Renderer代码，并安装相关依赖。 + +```bash +git clone https://gitee.com/wowowoll/text_renderer.git + +# 安装依赖库 +cd text_renderer +pip install -r requirements.txt +``` + +使用text renderer合成数据之前需要准备好背景图片、语料以及字体库，下面将逐一介绍各个步骤。 + +#### 5.1.2 准备背景图片 + +观察日常生活中常见的包装生产日期图片，我们可以发现其背景相对简单。为此我们可以从网上找一下图片，截取部分图像块作为背景图像。 + +本项目已准备了部分图像作为背景图片，在第3部分完成数据准备后,可以得到我们准备好的背景图像，示例如下： + +![](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/456ae2acb27d4a94896c478812aee0bc3551c703d7bd40c9be4dc983c7b3fc8a) + + + +背景图像存放于如下位置： + +```shell +PaddleOCR +├── data +｜ ├── bg # 合成数据所需背景图像 +``` + +#### 5.1.3 准备语料 + +观察测试集生产日期图像，我们可以知道如下数据有如下特点： +1. 由年月日组成，中间可能以“/”、“-”、“:”、“.”或者空格间隔，也可能以汉字年月日分隔 +2. 有些生产日期包含在产品批号中，此时可能包含具体时间、英文字母或数字标识 + +基于以上两点，我们编写语料生成脚本： + +```python +import random +from random import choice +import os + +cropus_num = 2000 #设置语料数量 + +def get_cropus(f): + # 随机生成年份 + year = random.randint(0, 22) + # 随机生成月份 + month = random.randint(1, 12) + # 随机生成日期 + day_dict = {31: [1,3,5,7,8,10,12], 30: [4,6,9,11], 28: [2]} + for item in day_dict: + if month in day_dict[item]: + day = random.randint(0, item) + # 随机生成小时 + hours = random.randint(0, 24) + # 随机生成分钟 + minute = random.randint(0, 60) + # 随机生成秒数 + second = random.randint(0, 60) + + # 随机生成产品标识字符 + length = random.randint(0, 6) + file_id = [] + flag = 0 + my_dict = [i for i in range(48,58)] + [j for j in range(40, 42)] + [k for k in range(65,90)] # 大小写字母 + 括号 + + for i in range(1, length): + if flag: + if i == flag+2: #括号匹配 + file_id.append(')') + flag = 0 + continue + sel = choice(my_dict) + if sel == 41: + continue + if sel == 40: + if i == 1 or i > length-3: + continue + flag = i + my_ascii = chr(sel) + file_id.append(my_ascii) + file_id_str = ''.join(file_id) + + #随机生成产品标识字符 + file_id2 = random.randint(0, 9) + + rad = random.random() + if rad < 0.3: + f.write('20{:02d}{:02d}{:02d} {}'.format(year, month, day, file_id_str)) + elif 0.3 < rad < 0.5: + f.write('20{:02d}年{:02d}月{:02d}日'.format(year, month, day)) + elif 0.5 < rad < 0.7: + f.write('20{:02d}/{:02d}/{:02d}'.format(year, month, day)) + elif 0.7 < rad < 0.8: + f.write('20{:02d}-{:02d}-{:02d}'.format(year, month, day)) + elif 0.8 < rad < 0.9: + f.write('20{:02d}.{:02d}.{:02d}'.format(year, month, day)) + else: + f.write('{:02d}:{:02d}:{:02d} {:02d}'.format(hours, minute, second, file_id2)) + +if __name__ == "__main__": + file_path = '/home/aistudio/text_renderer/my_data/cropus' + if not os.path.exists(file_path): + os.makedirs(file_path) + file_name = os.path.join(file_path, 'books.txt') + f = open(file_name, 'w') + for i in range(cropus_num): + get_cropus(f) + if i < cropus_num-1: + f.write('\n') + + f.close() +``` + +本项目已准备了部分语料，在第3部分完成数据准备后,可以得到我们准备好的语料库，默认位置如下： + +```shell +PaddleOCR +├── data +│ └── corpus #合成数据所需语料 +``` + +#### 5.1.4 下载字体 + +观察包装生产日期，我们可以发现其使用的字体为点阵体。字体可以在如下网址下载： +https://www.fonts.net.cn/fonts-en/tag-dianzhen-1.html + +本项目已准备了部分字体，在第3部分完成数据准备后,可以得到我们准备好的字体，默认位置如下： + +```shell +PaddleOCR +├── data +│ └── fonts #合成数据所需字体 +``` + +下载好字体后，还需要在list文件中指定字体文件存放路径，脚本如下: + +```bash +cd text_renderer/my_data/ +touch fonts.list +ls /home/aistudio/PaddleOCR/data/fonts/* > fonts.list +``` + +#### 5.1.5 运行数据合成命令 + +完成数据准备后，my_data文件结构如下： + +```shell +my_data/ +├── cropus +│ └── books.txt #语料库 +├── eng.txt #字符列表 +└── fonts.list #字体列表 +``` + +在运行合成数据命令之前，还有两处细节需要手动修改： +1. 将默认配置文件`text_renderer/configs/default.yaml`中第9行enable的值设为`true`，即允许合成彩色图像。否则合成的都是灰度图。 + +```yaml + # color boundary is in R,G,B format + font_color: ++ enable: true #false +``` + +2. 将`text_renderer/textrenderer/renderer.py`第184行作如下修改，取消padding。否则图片两端会有一些空白。 + +```python +padding = random.randint(s_bbox_width // 10, s_bbox_width // 8) #修改前 +padding = 0 #修改后 +``` + +运行数据合成命令: + +```bash +cd /home/aistudio/text_renderer/ +python main.py --num_img=3000 \ + --fonts_list='./my_data/fonts.list' \ + --corpus_dir "./my_data/cropus" \ + --corpus_mode "list" \ + --bg_dir "/home/aistudio/PaddleOCR/data/bg/" \ + --img_width 0 +``` + +合成好的数据默认保存在`text_renderer/output`目录下，可进入该目录查看合成的数据。 + + +合成数据示例如下 +![](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/d686a48d465a43d09fbee51924fdca42ee21c50e676646da8559fb9967b94185) + +数据合成好后，还需要生成如下格式的训练所需的标注文件， +``` +图像路径 标签 +``` + +使用如下脚本即可生成标注文件： + +```python +import random + +abspath = '/home/aistudio/text_renderer/output/default/' + +#标注文件生成路径 +fout = open('./render_train.list', 'w', encoding='utf-8') + +with open('./output/default/tmp_labels.txt','r') as f: + lines = f.readlines() + for item in lines: + label = item[9:] + filename = item[:8] + '.jpg' + fout.write(abspath + filename + '\t' + label) + + fout.close() +``` + +经过以上步骤，我们便完成了包装生产日期数据合成。 +数据位于`text_renderer/output`，标注文件位于`text_renderer/render_train.list`。 + +本项目提供了生成好的数据供大家体验,完成步骤3的数据准备后，可得数据路径位于: + +```shell +PaddleOCR +├── data +│ ├── render_images # 合成数据示例 +│ ├── render_train.list #合成数据文件列表 +``` + +### 5.2 模型训练 + +准备好合成数据后，我们可以使用以下命令，利用合成数据进行finetune: +```bash +cd ${PaddleOCR_root} +python tools/train.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml \ + -o Global.pretrained_model=./ckpt/ch_PP-OCRv3_rec_train/best_accuracy \ + Global.epoch_num=20 \ + Global.eval_batch_step='[0, 20]' \ + Train.dataset.data_dir=./data \ + Train.dataset.label_file_list=['./data/render_train.list'] \ + Train.loader.batch_size_per_card=64 \ + Eval.dataset.data_dir=./data \ + Eval.dataset.label_file_list=["./data/val.list"] \ + Eval.loader.batch_size_per_card=64 + +``` + +其中各参数含义如下： + +```txt +-c: 指定使用的配置文件，ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml对应于OCRv3识别模型。 +-o: 覆盖配置文件中参数 +Global.pretrained_model: 指定finetune使用的预训练模型 +Global.epoch_num: 指定训练的epoch数 +Global.eval_batch_step: 间隔多少step做一次评估 +Train.dataset.data_dir: 训练数据集路径 +Train.dataset.label_file_list: 训练集文件列表 +Train.loader.batch_size_per_card: 训练单卡batch size +Eval.dataset.data_dir: 评估数据集路径 +Eval.dataset.label_file_list: 评估数据集文件列表 +Eval.loader.batch_size_per_card: 评估单卡batch size +``` + +## 6. 基于真实数据finetune + + +使用合成数据finetune能提升我们模型的识别精度，但由于合成数据和真实数据之间的分布可能有一定差异，因此作用有限。为进一步提高识别精度，本节介绍如何挖掘真实数据进行模型finetune。 + +数据挖掘的整体思路如下： +1. 使用python爬虫从网上获取大量无标签数据 +2. 使用模型从大量无标签数据中构建出有效训练集 + +### 6.1 python爬虫获取数据 + +- 推荐使用[爬虫工具](https://github.com/Joeclinton1/google-images-download)获取无标签图片。 + +图片获取后，可按如下目录格式组织： + +```txt +sprider +├── file.list +├── data +│ ├── 00000.jpg +│ ├── 00001.jpg +... +``` + +### 6.2 数据挖掘 + +我们使用PaddleOCR对获取到的图片进行挖掘，具体步骤如下： +1. 使用 PP-OCRv3检测模型+svtr-tiny识别模型，对每张图片进行预测。 +2. 使用数据挖掘策略，得到有效图片。 +3. 将有效图片对应的图像区域和标签提取出来，构建训练集。 + + +首先下载预训练模型，PP-OCRv3检测模型下载链接：https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/chinese/ch_PP-OCRv3_det_infer.tar + +如需获取svtr-tiny高精度中文识别预训练模型，请扫码填写问卷，加入PaddleOCR官方交流群获取全部OCR垂类模型下载链接、《动手学OCR》电子书等全套OCR学习资料🎁 +
+ +
+ + +完成下载后，可将模型存储于如下位置: + +```shell +PaddleOCR +├── data +│ ├── rec_vit_sub_64_363_all/ # svtr_tiny高精度识别模型 +``` + +```bash +# 下载解压PP-OCRv3检测模型 +cd ${PaddleOCR_root} +wget -nc -P ckpt https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/chinese/ch_PP-OCRv3_det_infer.tar +pushd ckpt +tar -xvf ch_PP-OCRv3_det_infer.tar +popd ckpt +``` + +在使用PPOCRv3检测模型+svtr-tiny识别模型进行预测之前，有如下两处细节需要手动修改： +1. 将`tools/infer/predict_rec.py`中第110行`imgW`修改为`320` + +```python +#imgW = int((imgH * max_wh_ratio)) +imgW = 320 +``` + +2. 将`tools/infer/predict_system.py`第169行添加如下一行，将预测分数也写入结果文件中。 + +```python +"scores": rec_res[idx][1], +``` + +模型预测命令: +```bash +python tools/infer/predict_system.py \ + --image_dir="/home/aistudio/sprider/data" \ + --det_model_dir="./ckpt/ch_PP-OCRv3_det_infer/" \ + --rec_model_dir="/home/aistudio/PaddleOCR/data/rec_vit_sub_64_363_all/" \ + --rec_image_shape="3,32,320" +``` + +获得预测结果后，我们使用数据挖掘策略得到有效图片。具体挖掘策略如下： +1. 预测置信度高于95% +2. 识别结果包含字符‘20’，即年份 +3. 没有中文，或者有中文并且‘日’和'月'同时在识别结果中 + +```python +# 获取有效预测 + +import json +import re + +zh_pattern = re.compile(u'[\u4e00-\u9fa5]+') #正则表达式，筛选字符是否包含中文 + +file_path = '/home/aistudio/PaddleOCR/inference_results/system_results.txt' +out_path = '/home/aistudio/PaddleOCR/selected_results.txt' +f_out = open(out_path, 'w') + +with open(file_path, "r", encoding='utf-8') as fin: + lines = fin.readlines() + + +for line in lines: + flag = False + # 读取文件内容 + file_name, json_file = line.strip().split('\t') + preds = json.loads(json_file) + res = [] + for item in preds: + transcription = item['transcription'] #获取识别结果 + scores = item['scores'] #获取识别得分 + # 挖掘策略 + if scores > 0.95: + if '20' in transcription and len(transcription) > 4 and len(transcription) < 12: + word = transcription + if not(zh_pattern.search(word) and ('日' not in word or '月' not in word)): + flag = True + res.append(item) + save_pred = file_name + "\t" + json.dumps( + res, ensure_ascii=False) + "\n" + if flag ==True: + f_out.write(save_pred) + +f_out.close() +``` + +然后将有效预测对应的图像区域和标签提取出来，构建训练集。具体实现脚本如下： + +```python +import cv2 +import json +import numpy as np + +PATH = '/home/aistudio/PaddleOCR/inference_results/' #数据原始路径 +SAVE_PATH = '/home/aistudio/mining_images/' #裁剪后数据保存路径 +file_list = '/home/aistudio/PaddleOCR/selected_results.txt' #数据预测结果 +label_file = '/home/aistudio/mining_images/mining_train.list' #输出真实数据训练集标签list + +if not os.path.exists(SAVE_PATH): + os.mkdir(SAVE_PATH) + +f_label = open(label_file, 'w') + + +def get_rotate_crop_image(img, points): + """ + 根据检测结果points，从输入图像img中裁剪出相应的区域 + """ + assert len(points) == 4, "shape of points must be 4*2" + img_crop_width = int( + max( + np.linalg.norm(points[0] - points[1]), + np.linalg.norm(points[2] - points[3]))) + img_crop_height = int( + max( + np.linalg.norm(points[0] - points[3]), + np.linalg.norm(points[1] - points[2]))) + pts_std = np.float32([[0, 0], [img_crop_width, 0], + [img_crop_width, img_crop_height], + [0, img_crop_height]]) + M = cv2.getPerspectiveTransform(points, pts_std) + # 形变或倾斜，会做透视变换，reshape成矩形 + dst_img = cv2.warpPerspective( + img, + M, (img_crop_width, img_crop_height), + borderMode=cv2.BORDER_REPLICATE, + flags=cv2.INTER_CUBIC) + dst_img_height, dst_img_width = dst_img.shape[0:2] + if dst_img_height * 1.0 / dst_img_width >= 1.5: + dst_img = np.rot90(dst_img) + return dst_img + +def crop_and_get_filelist(file_list): + with open(file_list, "r", encoding='utf-8') as fin: + lines = fin.readlines() + + img_num = 0 + for line in lines: + img_name, json_file = line.strip().split('\t') + preds = json.loads(json_file) + for item in preds: + transcription = item['transcription'] + points = item['points'] + points = np.array(points).astype('float32') + #print('processing {}...'.format(img_name)) + + img = cv2.imread(PATH+img_name) + dst_img = get_rotate_crop_image(img, points) + h, w, c = dst_img.shape + newWidth = int((32. / h) * w) + newImg = cv2.resize(dst_img, (newWidth, 32)) + new_img_name = '{:05d}.jpg'.format(img_num) + cv2.imwrite(SAVE_PATH+new_img_name, dst_img) + f_label.write(SAVE_PATH+new_img_name+'\t'+transcription+'\n') + img_num += 1 + + +crop_and_get_filelist(file_list) +f_label.close() +``` + +### 6.3 模型训练 + +通过数据挖掘，我们得到了真实场景数据和对应的标签。接下来使用真实数据finetune，观察精度提升效果。 + + +利用真实数据进行finetune: + +```bash +cd ${PaddleOCR_root} +python tools/train.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml \ + -o Global.pretrained_model=./ckpt/ch_PP-OCRv3_rec_train/best_accuracy \ + Global.epoch_num=20 \ + Global.eval_batch_step='[0, 20]' \ + Train.dataset.data_dir=./data \ + Train.dataset.label_file_list=['./data/mining_train.list'] \ + Train.loader.batch_size_per_card=64 \ + Eval.dataset.data_dir=./data \ + Eval.dataset.label_file_list=["./data/val.list"] \ + Eval.loader.batch_size_per_card=64 +``` + +各参数含义参考第6部分合成数据finetune，只需要对训练数据路径做相应的修改： + +```txt +Train.dataset.data_dir: 训练数据集路径 +Train.dataset.label_file_list: 训练集文件列表 +``` + +示例使用我们提供的真实数据进行finetune，如想换成自己的数据，只需要相应的修改`Train.dataset.data_dir`和`Train.dataset.label_file_list`参数即可。 + +由于数据量不大，这里仅训练20个epoch即可。训练完成后，可以得到合成数据finetune后的精度为best acc=**71.33%**。 + +由于数量比较少，精度会比合成数据finetue的略低。 + + +## 7. 基于合成+真实数据finetune + +为进一步提升模型精度，我们结合使用合成数据和挖掘到的真实数据进行finetune。 + +利用合成+真实数据进行finetune，各参数含义参考第6部分合成数据finetune，只需要对训练数据路径做相应的修改： + +```txt +Train.dataset.data_dir: 训练数据集路径 +Train.dataset.label_file_list: 训练集文件列表 +``` + +生成训练list文件: +```bash +# 生成训练集文件list +cat /home/aistudio/PaddleOCR/data/render_train.list /home/aistudio/PaddleOCR/data/mining_train.list > /home/aistudio/PaddleOCR/data/render_mining_train.list +``` + +启动训练: +```bash +cd ${PaddleOCR_root} +python tools/train.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml \ + -o Global.pretrained_model=./ckpt/ch_PP-OCRv3_rec_train/best_accuracy \ + Global.epoch_num=40 \ + Global.eval_batch_step='[0, 20]' \ + Train.dataset.data_dir=./data \ + Train.dataset.label_file_list=['./data/render_mining_train.list'] \ + Train.loader.batch_size_per_card=64 \ + Eval.dataset.data_dir=./data \ + Eval.dataset.label_file_list=["./data/val.list"] \ + Eval.loader.batch_size_per_card=64 +``` + +示例使用我们提供的真实+合成数据进行finetune，如想换成自己的数据，只需要相应的修改Train.dataset.data_dir和Train.dataset.label_file_list参数即可。 + +由于数据量不大，这里仅训练40个epoch即可。训练完成后，可以得到合成数据finetune后的精度为best acc=**86.99%**。 + +可以看到，相较于原始PP-OCRv3的识别精度62.99%，使用合成数据+真实数据finetune后，识别精度能提升24%。 + +如需获取已训练模型，可以同样扫描上方二维码下载，将下载或训练完成的模型放置在对应目录下即可完成模型推理。 + +模型的推理部署方法可以参考repo文档： https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.5/deploy/README_ch.md diff --git "a/applications/\346\266\262\346\231\266\345\261\217\350\257\273\346\225\260\350\257\206\345\210\253.md" "b/applications/\346\266\262\346\231\266\345\261\217\350\257\273\346\225\260\350\257\206\345\210\253.md" new file mode 100644 index 00000000..ff2fb2cb --- /dev/null +++ "b/applications/\346\266\262\346\231\266\345\261\217\350\257\273\346\225\260\350\257\206\345\210\253.md" @@ -0,0 +1,616 @@ +# 基于PP-OCRv3的液晶屏读数识别 + +- [1. 项目背景及意义](#1-项目背景及意义) +- [2. 项目内容](#2-项目内容) +- [3. 安装环境](#3-安装环境) +- [4. 文字检测](#4-文字检测) + - [4.1 PP-OCRv3检测算法介绍](#41-PP-OCRv3检测算法介绍) + - [4.2 数据准备](#42-数据准备) + - [4.3 模型训练](#43-模型训练) + - [4.3.1 预训练模型直接评估](#431-预训练模型直接评估) + - [4.3.2 预训练模型直接finetune](#432-预训练模型直接finetune) + - [4.3.3 基于预训练模型Finetune_student模型](#433-基于预训练模型Finetune_student模型) + - [4.3.4 基于预训练模型Finetune_teacher模型](#434-基于预训练模型Finetune_teacher模型) + - [4.3.5 采用CML蒸馏进一步提升student模型精度](#435-采用CML蒸馏进一步提升student模型精度) + - [4.3.6 模型导出推理](#436-4.3.6-模型导出推理) +- [5. 文字识别](#5-文字识别) + - [5.1 PP-OCRv3识别算法介绍](#51-PP-OCRv3识别算法介绍) + - [5.2 数据准备](#52-数据准备) + - [5.3 模型训练](#53-模型训练) + - [5.4 模型导出推理](#54-模型导出推理) +- [6. 系统串联](#6-系统串联) + - [6.1 后处理](#61-后处理) +- [7. PaddleServing部署](#7-PaddleServing部署) + + +## 1. 项目背景及意义 +目前光学字符识别(OCR)技术在我们的生活当中被广泛使用，但是大多数模型在通用场景下的准确性还有待提高，针对于此我们借助飞桨提供的PaddleOCR套件较容易的实现了在垂类场景下的应用。 + +该项目以国家质量基础（NQI）为准绳，充分利用大数据、云计算、物联网等高新技术，构建覆盖计量端、实验室端、数据端和硬件端的完整计量解决方案，解决传统计量校准中存在的难题，拓宽计量检测服务体系和服务领域；解决无数传接口或数传接口不统一、不公开的计量设备，以及计量设备所处的环境比较恶劣，不适合人工读取数据。通过OCR技术实现远程计量，引领计量行业向智慧计量转型和发展。 + +## 2. 项目内容 +本项目基于PaddleOCR开源套件，以PP-OCRv3检测和识别模型为基础，针对液晶屏读数识别场景进行优化。 + +Aistudio项目链接：[OCR液晶屏读数识别](https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/4080130) + +## 3. 安装环境 + +```python +# 首先git官方的PaddleOCR项目，安装需要的依赖 +# 第一次运行打开该注释 +# git clone https://gitee.com/PaddlePaddle/PaddleOCR.git +cd PaddleOCR +pip install -r requirements.txt +``` + +## 4. 文字检测 +文本检测的任务是定位出输入图像中的文字区域。近年来学术界关于文本检测的研究非常丰富，一类方法将文本检测视为目标检测中的一个特定场景，基于通用目标检测算法进行改进适配，如TextBoxes[1]基于一阶段目标检测器SSD[2]算法，调整目标框使之适合极端长宽比的文本行，CTPN[3]则是基于Faster RCNN[4]架构改进而来。但是文本检测与目标检测在目标信息以及任务本身上仍存在一些区别，如文本一般长宽比较大，往往呈“条状”，文本行之间可能比较密集，弯曲文本等，因此又衍生了很多专用于文本检测的算法。本项目基于PP-OCRv3算法进行优化。 + +### 4.1 PP-OCRv3检测算法介绍 +PP-OCRv3检测模型是对PP-OCRv2中的CML（Collaborative Mutual Learning) 协同互学习文本检测蒸馏策略进行了升级。如下图所示，CML的核心思想结合了①传统的Teacher指导Student的标准蒸馏与 ②Students网络之间的DML互学习，可以让Students网络互学习的同时，Teacher网络予以指导。PP-OCRv3分别针对教师模型和学生模型进行进一步效果优化。其中，在对教师模型优化时，提出了大感受野的PAN结构LK-PAN和引入了DML（Deep Mutual Learning）蒸馏策略；在对学生模型优化时，提出了残差注意力机制的FPN结构RSE-FPN。 +![](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/c306b2f028364805a55494d435ab553a76cf5ae5dd3f4649a948ea9aeaeb28b8) + +详细优化策略描述请参考[PP-OCRv3优化策略](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.5/doc/doc_ch/PP-OCRv3_introduction.md#2) + +### 4.2 数据准备 +[计量设备屏幕字符检测数据集](https://aistudio.baidu.com/aistudio/datasetdetail/127845)数据来源于实际项目中各种计量设备的数显屏，以及在网上搜集的一些其他数显屏，包含训练集755张，测试集355张。 + +```python +# 在PaddleOCR下创建新的文件夹train_data +mkdir train_data +# 下载数据集并解压到指定路径下 +unzip icdar2015.zip -d train_data +``` + +```python +# 随机查看文字检测数据集图片 +from PIL import Image +import matplotlib.pyplot as plt +import numpy as np +import os + + +train = './train_data/icdar2015/text_localization/test' +# 从指定目录中选取一张图片 +def get_one_image(train): + plt.figure() + files = os.listdir(train) + n = len(files) + ind = np.random.randint(0,n) + img_dir = os.path.join(train,files[ind]) + image = Image.open(img_dir) + plt.imshow(image) + plt.show() + image = image.resize([208, 208]) + +get_one_image(train) +``` +![det_png](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/0639da09b774458096ae577e82b2c59e89ced6a00f55458f946997ab7472a4f8) + +### 4.3 模型训练 + +#### 4.3.1 预训练模型直接评估 +下载我们需要的PP-OCRv3检测预训练模型，更多选择请自行选择其他的[文字检测模型](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.5/doc/doc_ch/models_list.md#1-%E6%96%87%E6%9C%AC%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%A8%A1%E5%9E%8B) + +```python +#使用该指令下载需要的预训练模型 +wget -P ./pretrained_models/ https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/chinese/ch_PP-OCRv3_det_distill_train.tar +# 解压预训练模型文件 +tar -xf ./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train.tar -C pretrained_models +``` + +在训练之前，我们可以直接使用下面命令来评估预训练模型的效果: + +```python +# 评估预训练模型 +python tools/eval.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml -o Global.pretrained_model="./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/best_accuracy" +``` + +结果如下： + +| | 方案 |hmeans| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型直接预测 |47.5%| + +#### 4.3.2 预训练模型直接finetune +##### 修改配置文件 +我们使用configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml，主要修改训练轮数和学习率参相关参数，设置预训练模型路径，设置数据集路径。 另外，batch_size可根据自己机器显存大小进行调整。 具体修改如下几个地方： +``` +epoch:100 +save_epoch_step:10 +eval_batch_step:[0, 50] +save_model_dir: ./output/ch_PP-OCR_v3_det/ +pretrained_model: ./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/best_accuracy +learning_rate: 0.00025 +num_workers: 0 # 如果单卡训练，建议将Train和Eval的loader部分的num_workers设置为0，否则会出现`/dev/shm insufficient`的报错 +``` + +##### 开始训练 +使用我们上面修改的配置文件configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml，训练命令如下： + +```python +# 开始训练模型 +python tools/train.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml -o Global.pretrained_model=./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/best_accuracy +``` + +评估训练好的模型： + +```python +# 评估训练好的模型 +python tools/eval.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml -o Global.pretrained_model="./output/ch_PP-OCR_v3_det/best_accuracy" +``` + +结果如下： +| | 方案 |hmeans| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型直接预测 |47.5%| +| 1 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune |65.2%| + +#### 4.3.3 基于预训练模型Finetune_student模型 + +我们使用configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_student.yml，主要修改训练轮数和学习率参相关参数，设置预训练模型路径，设置数据集路径。 另外，batch_size可根据自己机器显存大小进行调整。 具体修改如下几个地方： +``` +epoch:100 +save_epoch_step:10 +eval_batch_step:[0, 50] +save_model_dir: ./output/ch_PP-OCR_v3_det_student/ +pretrained_model: ./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/student +learning_rate: 0.00025 +num_workers: 0 # 如果单卡训练，建议将Train和Eval的loader部分的num_workers设置为0，否则会出现`/dev/shm insufficient`的报错 +``` + +训练命令如下： + +```python +python tools/train.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_student.yml -o Global.pretrained_model=./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/student +``` + +评估训练好的模型： + +```python +# 评估训练好的模型 +python tools/eval.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_student.yml -o Global.pretrained_model="./output/ch_PP-OCR_v3_det_student/best_accuracy" +``` + +结果如下： +| | 方案 |hmeans| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型直接预测 |47.5%| +| 1 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune |65.2%| +| 2 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune学生模型 |80.0%| + +#### 4.3.4 基于预训练模型Finetune_teacher模型 + +首先需要从提供的预训练模型best_accuracy.pdparams中提取teacher参数，组合成适合dml训练的初始化模型，提取代码如下： + +```python +cd ./pretrained_models/ +# transform teacher params in best_accuracy.pdparams into teacher_dml.paramers +import paddle + +# load pretrained model +all_params = paddle.load("ch_PP-OCRv3_det_distill_train/best_accuracy.pdparams") +# print(all_params.keys()) + +# keep teacher params +t_params = {key[len("Teacher."):]: all_params[key] for key in all_params if "Teacher." in key} + +# print(t_params.keys()) + +s_params = {"Student." + key: t_params[key] for key in t_params} +s2_params = {"Student2." + key: t_params[key] for key in t_params} +s_params = {**s_params, **s2_params} +# print(s_params.keys()) + +paddle.save(s_params, "ch_PP-OCRv3_det_distill_train/teacher_dml.pdparams") + +``` + +我们使用configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_dml.yml，主要修改训练轮数和学习率参相关参数，设置预训练模型路径，设置数据集路径。 另外，batch_size可根据自己机器显存大小进行调整。 具体修改如下几个地方： +``` +epoch:100 +save_epoch_step:10 +eval_batch_step:[0, 50] +save_model_dir: ./output/ch_PP-OCR_v3_det_teacher/ +pretrained_model: ./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/teacher_dml +learning_rate: 0.00025 +num_workers: 0 # 如果单卡训练，建议将Train和Eval的loader部分的num_workers设置为0，否则会出现`/dev/shm insufficient`的报错 +``` + +训练命令如下： + +```python +python tools/train.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_dml.yml -o Global.pretrained_model=./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/teacher_dml +``` + +评估训练好的模型： + +```python +# 评估训练好的模型 +python tools/eval.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_dml.yml -o Global.pretrained_model="./output/ch_PP-OCR_v3_det_teacher/best_accuracy" +``` + +结果如下： +| | 方案 |hmeans| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型直接预测 |47.5%| +| 1 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune |65.2%| +| 2 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune学生模型 |80.0%| +| 3 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune教师模型 |84.8%| + +#### 4.3.5 采用CML蒸馏进一步提升student模型精度 + +需要从4.3.3和4.3.4训练得到的best_accuracy.pdparams中提取各自代表student和teacher的参数，组合成适合cml训练的初始化模型，提取代码如下： + +```python +# transform teacher params and student parameters into cml model +import paddle + +all_params = paddle.load("./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/best_accuracy.pdparams") +# print(all_params.keys()) + +t_params = paddle.load("./output/ch_PP-OCR_v3_det_teacher/best_accuracy.pdparams") +# print(t_params.keys()) + +s_params = paddle.load("./output/ch_PP-OCR_v3_det_student/best_accuracy.pdparams") +# print(s_params.keys()) + +for key in all_params: + # teacher is OK + if "Teacher." in key: + new_key = key.replace("Teacher", "Student") + #print("{} >> {}\n".format(key, new_key)) + assert all_params[key].shape == t_params[new_key].shape + all_params[key] = t_params[new_key] + + if "Student." in key: + new_key = key.replace("Student.", "") + #print("{} >> {}\n".format(key, new_key)) + assert all_params[key].shape == s_params[new_key].shape + all_params[key] = s_params[new_key] + + if "Student2." in key: + new_key = key.replace("Student2.", "") + print("{} >> {}\n".format(key, new_key)) + assert all_params[key].shape == s_params[new_key].shape + all_params[key] = s_params[new_key] + +paddle.save(all_params, "./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/teacher_cml_student.pdparams") +``` + +训练命令如下： + +```python +python tools/train.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml -o Global.pretrained_model=./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_det_distill_train/teacher_cml_student Global.save_model_dir=./output/ch_PP-OCR_v3_det_finetune/ +``` + +评估训练好的模型： + +```python +# 评估训练好的模型 +python tools/eval.py -c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml -o Global.pretrained_model="./output/ch_PP-OCR_v3_det_finetune/best_accuracy" +``` + +结果如下： +| | 方案 |hmeans| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型直接预测 |47.5%| +| 1 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune |65.2%| +| 2 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune学生模型 |80.0%| +| 3 | PP-OCRv3中英文超轻量检测预训练模型fintune教师模型 |84.8%| +| 4 | 基于2和3训练好的模型fintune |82.7%| + +如需获取已训练模型，请扫码填写问卷，加入PaddleOCR官方交流群获取全部OCR垂类模型下载链接、《动手学OCR》电子书等全套OCR学习资料🎁 +
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+将下载或训练完成的模型放置在对应目录下即可完成模型推理。 + +#### 4.3.6 模型导出推理 +训练完成后，可以将训练模型转换成inference模型。inference 模型会额外保存模型的结构信息，在预测部署、加速推理上性能优越，灵活方便，适合于实际系统集成。 +##### 4.3.6.1 模型导出 +导出命令如下： + +```python +# 转化为推理模型 +python tools/export_model.py \ +-c configs/det/ch_PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_det_cml.yml \ +-o Global.pretrained_model=./output/ch_PP-OCR_v3_det_finetune/best_accuracy \ +-o Global.save_inference_dir="./inference/det_ppocrv3" + +``` + +##### 4.3.6.2 模型推理 +导出模型后，可以使用如下命令进行推理预测： + +```python +# 推理预测 +python tools/infer/predict_det.py --image_dir="train_data/icdar2015/text_localization/test/1.jpg" --det_model_dir="./inference/det_ppocrv3/Student" +``` + +## 5. 文字识别 +文本识别的任务是识别出图像中的文字内容，一般输入来自于文本检测得到的文本框截取出的图像文字区域。文本识别一般可以根据待识别文本形状分为规则文本识别和不规则文本识别两大类。规则文本主要指印刷字体、扫描文本等，文本大致处在水平线位置；不规则文本往往不在水平位置，存在弯曲、遮挡、模糊等问题。不规则文本场景具有很大的挑战性，也是目前文本识别领域的主要研究方向。本项目基于PP-OCRv3算法进行优化。 + +### 5.1 PP-OCRv3识别算法介绍 +PP-OCRv3的识别模块是基于文本识别算法[SVTR](https://arxiv.org/abs/2205.00159)优化。SVTR不再采用RNN结构，通过引入Transformers结构更加有效地挖掘文本行图像的上下文信息，从而提升文本识别能力。如下图所示，PP-OCRv3采用了6个优化策略。 +![](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/d4f5344b5b854d50be738671598a89a45689c6704c4d481fb904dd7cf72f2a1a) + +优化策略汇总如下： +* SVTR_LCNet：轻量级文本识别网络 +* GTC：Attention指导CTC训练策略 +* TextConAug：挖掘文字上下文信息的数据增广策略 +* TextRotNet：自监督的预训练模型 +* UDML：联合互学习策略 +* UIM：无标注数据挖掘方案 + +详细优化策略描述请参考[PP-OCRv3优化策略](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.5/doc/doc_ch/PP-OCRv3_introduction.md#3-%E8%AF%86%E5%88%AB%E4%BC%98%E5%8C%96) + +### 5.2 数据准备 +[计量设备屏幕字符识别数据集](https://aistudio.baidu.com/aistudio/datasetdetail/128714)数据来源于实际项目中各种计量设备的数显屏，以及在网上搜集的一些其他数显屏，包含训练集19912张，测试集4099张。 + +```python +# 解压下载的数据集到指定路径下 +unzip ic15_data.zip -d train_data +``` + +```python +# 随机查看文字检测数据集图片 +from PIL import Image +import matplotlib.pyplot as plt +import numpy as np +import os + +train = './train_data/ic15_data/train' +# 从指定目录中选取一张图片 +def get_one_image(train): + plt.figure() + files = os.listdir(train) + n = len(files) + ind = np.random.randint(0,n) + img_dir = os.path.join(train,files[ind]) + image = Image.open(img_dir) + plt.imshow(image) + plt.show() + image = image.resize([208, 208]) + +get_one_image(train) +``` + +![rec_png](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/3de0d475c69746d0a184029001ef07c85fd68816d66d4beaa10e6ef60030f9b4) + +### 5.3 模型训练 +#### 下载预训练模型 +下载我们需要的PP-OCRv3识别预训练模型，更多选择请自行选择其他的[文字识别模型](https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.5/doc/doc_ch/models_list.md#2-%E6%96%87%E6%9C%AC%E8%AF%86%E5%88%AB%E6%A8%A1%E5%9E%8B) + +```python +# 使用该指令下载需要的预训练模型 +wget -P ./pretrained_models/ https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/chinese/ch_PP-OCRv3_rec_train.tar +# 解压预训练模型文件 +tar -xf ./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_rec_train.tar -C pretrained_models +``` + +#### 修改配置文件 +我们使用configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml，主要修改训练轮数和学习率参相关参数，设置预训练模型路径，设置数据集路径。 另外，batch_size可根据自己机器显存大小进行调整。 具体修改如下几个地方： +``` + epoch_num: 100 # 训练epoch数 + save_model_dir: ./output/ch_PP-OCR_v3_rec + save_epoch_step: 10 + eval_batch_step: [0, 100] # 评估间隔，每隔100step评估一次 + cal_metric_during_train: true + pretrained_model: ./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_rec_train/best_accuracy # 预训练模型路径 + character_dict_path: ppocr/utils/ppocr_keys_v1.txt + use_space_char: true # 使用空格 + + lr: + name: Cosine # 修改学习率衰减策略为Cosine + learning_rate: 0.0002 # 修改fine-tune的学习率 + warmup_epoch: 2 # 修改warmup轮数 + +Train: + dataset: + name: SimpleDataSet + data_dir: ./train_data/ic15_data/ # 训练集图片路径 + ext_op_transform_idx: 1 + label_file_list: + - ./train_data/ic15_data/rec_gt_train.txt # 训练集标签 + ratio_list: + - 1.0 + loader: + shuffle: true + batch_size_per_card: 64 + drop_last: true + num_workers: 4 +Eval: + dataset: + name: SimpleDataSet + data_dir: ./train_data/ic15_data/ # 测试集图片路径 + label_file_list: + - ./train_data/ic15_data/rec_gt_test.txt # 测试集标签 + ratio_list: + - 1.0 + loader: + shuffle: false + drop_last: false + batch_size_per_card: 64 + num_workers: 4 +``` + +在训练之前，我们可以直接使用下面命令来评估预训练模型的效果: + +```python +# 评估预训练模型 +python tools/eval.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml -o Global.pretrained_model="./pretrained_models/ch_PP-OCRv3_rec_train/best_accuracy" +``` + +结果如下： +| | 方案 |accuracy| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量识别预训练模型直接预测 |70.4%| + +#### 开始训练 +我们使用上面修改好的配置文件configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml，预训练模型，数据集路径，学习率，训练轮数等都已经设置完毕后，可以使用下面命令开始训练。 + +```python +# 开始训练识别模型 +python tools/train.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml +``` + +训练完成后，可以对训练模型中最好的进行测试，评估命令如下： + +```python +# 评估finetune效果 +python tools/eval.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml -o Global.checkpoints="./output/ch_PP-OCR_v3_rec/best_accuracy" +``` + +结果如下： +| | 方案 |accuracy| +|---|---------------------------|---| +| 0 | PP-OCRv3中英文超轻量识别预训练模型直接预测 |70.4%| +| 1 | PP-OCRv3中英文超轻量识别预训练模型finetune |82.2%| + +如需获取已训练模型，请扫码填写问卷，加入PaddleOCR官方交流群获取全部OCR垂类模型下载链接、《动手学OCR》电子书等全套OCR学习资料🎁 +
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+将下载或训练完成的模型放置在对应目录下即可完成模型推理。 + +### 5.4 模型导出推理 +训练完成后，可以将训练模型转换成inference模型。inference 模型会额外保存模型的结构信息，在预测部署、加速推理上性能优越，灵活方便，适合于实际系统集成。 +#### 模型导出 +导出命令如下： + +```python +# 转化为推理模型 +python tools/export_model.py -c configs/rec/PP-OCRv3/ch_PP-OCRv3_rec_distillation.yml -o Global.pretrained_model="./output/ch_PP-OCR_v3_rec/best_accuracy" Global.save_inference_dir="./inference/rec_ppocrv3/" +``` + +#### 模型推理 +导出模型后，可以使用如下命令进行推理预测 + +```python +# 推理预测 +python tools/infer/predict_rec.py --image_dir="train_data/ic15_data/test/1_crop_0.jpg" --rec_model_dir="./inference/rec_ppocrv3/Student" +``` + +## 6. 系统串联 +我们将上面训练好的检测和识别模型进行系统串联测试，命令如下： + +```python +#串联测试 +python3 tools/infer/predict_system.py --image_dir="./train_data/icdar2015/text_localization/test/142.jpg" --det_model_dir="./inference/det_ppocrv3/Student" --rec_model_dir="./inference/rec_ppocrv3/Student" +``` + +测试结果保存在`./inference_results/`目录下，可以用下面代码进行可视化 + +```python +%cd /home/aistudio/PaddleOCR +# 显示结果 +import matplotlib.pyplot as plt +from PIL import Image +img_path= "./inference_results/142.jpg" +img = Image.open(img_path) +plt.figure("test_img", figsize=(30,30)) +plt.imshow(img) +plt.show() +``` + +![sys_res_png](https://ai-studio-static-online.cdn.bcebos.com/901ab741cb46441ebec510b37e63b9d8d1b7c95f63cc4e5e8757f35179ae6373) + +### 6.1 后处理 +如果需要获取key-value信息，可以基于启发式的规则，将识别结果与关键字库进行匹配；如果匹配上了，则取该字段为key, 后面一个字段为value。 + +```python +def postprocess(rec_res): + keys = ["型号", "厂家", "版本号", "检定校准分类", "计量器具编号", "烟尘流量", + "累积体积", "烟气温度", "动压", "静压", "时间", "试验台编号", "预测流速", + "全压", "烟温", "流速", "工况流量", "标杆流量", "烟尘直读嘴", "烟尘采样嘴", + "大气压", "计前温度", "计前压力", "干球温度", "湿球温度", "流量", "含湿量"] + key_value = [] + if len(rec_res) > 1: + for i in range(len(rec_res) - 1): + rec_str, _ = rec_res[i] + for key in keys: + if rec_str in key: + key_value.append([rec_str, rec_res[i + 1][0]]) + break + return key_value +key_value = postprocess(filter_rec_res) +``` + +## 7. PaddleServing部署 +首先需要安装PaddleServing部署相关的环境 + +```python +python -m pip install paddle-serving-server-gpu +python -m pip install paddle_serving_client +python -m pip install paddle-serving-app +``` + +### 7.1 转化检测模型 + +```python +cd deploy/pdserving/ +python -m paddle_serving_client.convert --dirname ../../inference/det_ppocrv3/Student/ \ + --model_filename inference.pdmodel \ + --params_filename inference.pdiparams \ + --serving_server ./ppocr_det_v3_serving/ \ + --serving_client ./ppocr_det_v3_client/ +``` + +### 7.2 转化识别模型 + +```python +python -m paddle_serving_client.convert --dirname ../../inference/rec_ppocrv3/Student \ + --model_filename inference.pdmodel \ + --params_filename inference.pdiparams \ + --serving_server ./ppocr_rec_v3_serving/ \ + --serving_client ./ppocr_rec_v3_client/ +``` + + +### 7.3 启动服务 +首先可以将后处理代码加入到web_service.py中，具体修改如下： +``` +# 代码153行后面增加下面代码 +def _postprocess(rec_res): + keys = ["型号", "厂家", "版本号", "检定校准分类", "计量器具编号", "烟尘流量", + "累积体积", "烟气温度", "动压", "静压", "时间", "试验台编号", "预测流速", + "全压", "烟温", "流速", "工况流量", "标杆流量", "烟尘直读嘴", "烟尘采样嘴", + "大气压", "计前温度", "计前压力", "干球温度", "湿球温度", "流量", "含湿量"] + key_value = [] + if len(rec_res) > 1: + for i in range(len(rec_res) - 1): + rec_str, _ = rec_res[i] + for key in keys: + if rec_str in key: + key_value.append([rec_str, rec_res[i + 1][0]]) + break + return key_value +key_value = _postprocess(rec_list) +res = {"result": str(key_value)} +# res = {"result": str(result_list)} +``` + +启动服务端 +```python +python web_service.py 2>&1 >log.txt +``` + +### 7.4 发送请求 +然后再开启一个新的终端，运行下面的客户端代码 + +```python +python pipeline_http_client.py --image_dir ../../train_data/icdar2015/text_localization/test/142.jpg +``` + +可以获取到最终的key-value结果： +``` +大气压, 100.07kPa +干球温度, 0000℃ +计前温度, 0000℃ +湿球温度, 0000℃ +计前压力, -0000kPa +流量, 00.0L/min +静压, 00000kPa +含湿量, 00.0 % +``` -- GitLab