百度飞桨(PaddlePaddle) - PP-OCRv3 文字检测识别系统 Paddle Inference 模型推理

百度飞桨(PaddlePaddle) - PP-OCRv3 文字检测识别系统 预测部署简介与总览
百度飞桨(PaddlePaddle) - PP-OCRv3 文字检测识别系统 Paddle Inference 模型推理（离线部署）
百度飞桨(PaddlePaddle) - PP-OCRv3 文字检测识别系统 基于 Paddle Serving快速使用（服务化部署 - CentOS）
百度飞桨(PaddlePaddle) - PP-OCRv3 文字检测识别系统 基于 Paddle Serving快速使用（服务化部署 - Docker）推荐

在项目中，模型的推理性能直接影响项目成本，因此我们期望一个训练好的模型的模型可以拥有更快的推理速度。直接基于训练引擎进行预测，模型中包含与训练相关的算子，因此效率一般较低；而且需要定义模型，难以与训练代码解耦。Paddle Inference应运而生。它是飞桨的原生推理库，作用于服务器端和云端，提供高性能的推理能力。由于能力直接基于飞桨的训练算子，因此Paddle Inference 可以通用支持飞桨训练出的所有模型。

考虑到大家的使用场景差异很大，Paddle Inference针对不同平台不同的应用场景进行了深度的适配优化，做到高吞吐、低时延，保证了飞桨模型在服务器端即训即用，快速部署。

本章主要介绍基于Paddle Inference的PP-OCRv3预测推理过程，更多关于Paddle Inference的介绍可以参考：Paddle Inference 介绍。

在基于Paddle Inference进行模型推理时，一般有以下几个步骤。

Paddle Inference 模型推理流程
分别介绍文字检测、方向分类器和文字识别3个模型，基于Paddle Inference的推理过程。

Paddle Inference 的 Python 离线推理

离线推理，即在特定机器上部署的代码只能在这台机器上使用，无法通过其他机器进行访问

使用whl包预测推理

“WHL”是“WHeeL”的英文缩写,意思是“车轮” ，whl 格式本质上是一个压缩包,里面包含了py文件,以及经过编译的pyd文件
为了更加方便快速体验OCR文本检测与识别模型，PaddleOCR提供了基于Paddle Inference预测引擎的whl包，方便您一键安装，体验PaddleOCR。

安装whl包

pip install paddleocr -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple  --verbose

使用whl包预测推理

paddleocr whl包会自动下载PP-OCRv2超轻量模型作为默认模型，也支持自定义模型路径、预测配置等参数，参数名称与基于Paddle Inference的python预测中参数相同。

单独执行检测

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import os
from paddleocr import PaddleOCR, draw_ocr

ocr = PaddleOCR(use_gpu=False)  # need to run only once to download and load model into memory
img_path = './images/006.jpg'
result = ocr.ocr(img_path, rec=False)
for line in result:
    print(line)

# 显示结果
from PIL import Image

image = Image.open(img_path).convert('RGB')
im_show = draw_ocr(image, result, txts=None, scores=None, font_path='./fonts/simfang.ttf')
plt.figure(figsize=(15, 8))
plt.imshow(im_show)
plt.show()

单独执行识别

可以指定det=False，仅运行单独的识别模块。

import matplotlib.pyplot as plt
from paddleocr import PaddleOCR, draw_ocr

ocr = PaddleOCR(use_gpu=False)  # need to run only once to download and load model into memory
img_path = './images/006.jpg'
result = ocr.ocr(img_path, det=False)
for line in result:
    print(line)

单独执行方向分类器

可以指定det=False, rec=False, cls=True，仅运行方向分类器。

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
from paddleocr import PaddleOCR, draw_ocr

ocr = PaddleOCR(use_angle_cls=True, use_gpu=False)  # need to run only once to download and load model into memory
img_path = './images/006.jpg'
result = ocr.ocr(img_path, det=False, rec=False, cls=True)
for line in result:
    print(line)

img = cv2.imread(img_path)
plt.imshow(img[...,::-1])
plt.show()

全流程体验(检测+方向分类器+识别)

源码地址：https://gitee.com/VipSoft/Paddle/ 里的 PaddleOCR 目录

import cv2
import os
import matplotlib.pyplot as plt
from paddleocr import PaddleOCR, draw_ocr

# PaddleOCR目前支持中英文、英文、法语、德语、韩语、日语，可以通过修改lang参数进行切换
# 参数依次为`ch`, `en`, `french`, `german`, `korean`, `japan`。
ocr = PaddleOCR(use_angle_cls=True, lang="ch", use_gpu=False)  # need to run only once to download and load model into memory
save_results = []
img_path = 'images/003.jpg'
save_dir = 'ocr_result'
result = ocr.ocr(img_path, cls=True)[0]
# 将结果写入文件
with open(
        os.path.join(save_dir, "003_result.txt"),
        'w',
        encoding='utf-8') as f:
    for line in result:
        f.writelines(str(line)+'\n')
        print(line)

# 显示结果
from PIL import Image

image = Image.open(img_path).convert('RGB')
boxes = [line[0] for line in result]
txts = [line[1][0] for line in result]
scores = [line[1][1] for line in result]
im_show = draw_ocr(image, boxes, txts, scores, font_path='./fonts/simfang.ttf')
cv2.imwrite(os.path.join(save_dir, "003_result.jpg"), im_show)
plt.figure(figsize=(15, 8))
plt.imshow(im_show)
plt.show()

使用源码推理

下载源码，并解压：https://gitee.com/paddlepaddle/PaddleOCR/tree/release/2.6

安装依赖包

https://gitee.com/paddlepaddle/PaddleOCR/blob/release/2.6/requirements.txt
将文件 requirements.txt 保存到运行目录下如 D:\OpenSource\PaddlePaddle\PaddleOCR-release-2.6

shapely
scikit-image
imgaug
pyclipper
lmdb
tqdm
numpy
visualdl
rapidfuzz
opencv-python==4.6.0.66
opencv-contrib-python==4.6.0.66
cython
lxml
premailer
openpyxl
attrdict
Polygon3
lanms-neo==1.0.2
PyMuPDF<1.21.0

安装运行所需要的包

D:\OpenSource\PaddlePaddle\PaddleOCR-release-2.6>pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple  --verbose
D:\OpenSource\PaddlePaddle\PaddleOCR-release-2.6>pip install paddlenlp -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple  --verbose

文字检测

PaddleOCR中，在基于文字检测模型进行推理时，需要通过参数image_dir指定单张图像或者图像集合的路径、参数det_model_dir, 指定检测的 inference 模型路径。
百度OCR源码中提供了样例图片：https://gitee.com/paddlepaddle/PaddleOCR/tree/release/2.6/doc/imgs

准备数据和环境

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import os

# 选择2张图像可视化
img1 = cv2.imread("doc/imgs/00006737.jpg")
img2 = cv2.imread("doc/imgs/00056221.jpg")
plt.figure(figsize=(15, 6))
plt.subplot(1, 2, 1)  # 定义 1行2列
plt.imshow(img1[:, :, ::-1])  # 第1列 放 img1 ，::-1 => axis 3 倒序
plt.subplot(1, 2, 2)  # 定义 1行2列
plt.imshow(img2[:, :, ::-1])  # 第2列 放 img1
plt.show()

准备推理模型

下载模型：https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv3_det_infer.tar
解压放至：inference 目录

inference/ch_PP-OCRv3_det_infer
├── [2.2M]  inference.pdiparams       # 模型参数
├── [ 23K]  inference.pdiparams.info
└── [845K]  inference.pdmodel         # 模型结构

如果您希望导出自己训练得到的模型，使用Paddle Inference部署，那么可以使用下面的命令将预训练模型使用动转静的方法，转化为推理模型。

# 参考代码
# https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release/2.4/tools/export_model.py
# 下载预训练模型(V2)
wget https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv2/chinese/ch_PP-OCRv2_det_distill_train.tar && tar -xf ch_PP-OCRv2_det_distill_train.tar && rm ch_PP-OCRv2_det_distill_train.tar

# 导出推理模型(V2)
python tools/export_model.py -c configs/det/ch_PP-OCRv2/ch_PP-OCRv2_det_cml.yml \
    -o Global.pretrained_model="ch_PP-OCRv2_det_distill_train/best_accuracy" \
    Global.save_inference_dir="./my_model"

文字检测模型推理

CMD 进到代码目录如图

使用V3模型预测

# 预测 
python tools/infer/predict_det.py --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" --det_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv3_det_infer" --use_gpu=False

输出

• 定义参数设置
  PaddleOCR-release-2.6\tools\infer\utility.py
  更多参数说明：doc\doc_ch\inference_args.md
• 文字检测
  PaddleOCR-release-2.6\tools\infer\predict_det.py
  部分代码说明：https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/6180758

方向分类器模型推理

//TODO 现在还不知道这玩意具体是用来干嘛的。
将角度不正确的文字处理成正常方向的
https://www.paddlepaddle.org.cn/modelsDetail?modelId=17

下载模型：https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar
解压放至：inference 目录

# 预测 
python tools/infer/predict_cls.py \
    --image_dir="./doc/imgs_words/ch/word_1.jpg" \
    --cls_model_dir="./inference/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer" \
    --use_gpu=False

方向分类器的具体实现代码: PaddleOCR-release-2.6\tools\infer\predict_cls.py

文字识别

https://www.paddlepaddle.org.cn/modelsDetail?modelId=17

下载模型：https://paddleocr.bj.bcebos.com/PP-OCRv3/chinese/ch_PP-OCRv3_rec_infer.tar
解压放至：inference 目录

# 预测 
python tools/infer/predict_rec.py \
    --image_dir="./doc/imgs_words/ch/word_4.jpg" \
    --rec_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv3_rec_infer" \
    --use_gpu=False

文字识别的具体代码：PaddleOCR-release-2.6\tools\infer\predict_rec.py

系统串联预测推理

在执行PP-OCR的系统推理时，需要通过参数image_dir指定单张图像或者图像集合的路径、参数det_model_dir, cls_model_dir 和 rec_model_dir 分别指定检测、方向分类和识别的 inference 模型路径。参数 use_angle_cls 用于控制是否启用方向分类模型。use_mp 表示是否使用多进程。total_process_num 表示在使用多进程时的进程数。
以图像文件 ./doc/imgs/00018069.jpg 为例，预测的原始图像如下。

# 预测 
python tools/infer/predict_system.py \
    --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" \
    --det_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv3_det_infer/" \
    --cls_model_dir="./inference/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer/" \
    --rec_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv3_rec_infer/" \
    --use_angle_cls=True

可视化识别结果默认保存到 ./inference_results 文件夹里面。
在图象中可视化出了检测框和识别结果，在上面的notebook中也打印出了具体的识别文件以及文件读取路径信息。

如果希望保存裁剪后的识别结果，可以将save_crop_res参数设置为True，最终结果保存在output目录下，其中部分裁剪后图像如下所示。保存的结果可以用于后续的识别模型标注与训练。

python tools/infer/predict_system.py \
    --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" \
    --det_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv3_det_infer/" \
    --cls_model_dir="./inference/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer/" \
    --rec_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv3_rec_infer/" \
    --use_angle_cls=True \
    --save_crop_res=True

核心代码介绍

串联预测通过TextSystem类进行实现

# 参考代码：https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR/blob/release%2F2.4/tools/infer/predict_system.py
from tools.infer.utility import draw_ocr_box_txt, get_rotate_crop_image
from ppocr.utils.utility import get_image_file_list

class TextSystem(object):
    # 初始化函数
    def __init__(self, args):
        self.args = args
  		# 如果不希望显示log，可以将show_log设置为False
        if not args.show_log:
            logger.setLevel(logging.INFO)
        # 定义文本检测模型预测引擎
        self.text_detector = TextDetector(args)
        # 定义文本识别模型预测引擎
        self.text_recognizer = TextRecognizer(args)
        # 是否使用方向分类器
        self.use_angle_cls = args.use_angle_cls
        # 得分阈值，根据该阈值判断检测与识别结果是否需要进行可视化或者返回
        self.drop_score = args.drop_score
        # 定义方向分类器预测引擎
        if self.use_angle_cls:
            self.text_classifier = TextClassifier(args)
	
  	# 保存文本检测结果图像
    def draw_crop_rec_res(self, output_dir, img_crop_list, rec_res):
        os.makedirs(output_dir, exist_ok=True)
        bbox_num = len(img_crop_list)
        for bno in range(bbox_num):
            cv2.imwrite(
                os.path.join(output_dir,
                             f"mg_crop_{bno+self.crop_image_res_index}.jpg"),
                img_crop_list[bno])
            logger.debug(f"{bno}, {rec_res[bno]}")
        self.crop_image_res_index += bbox_num
	
    # 核心预测函数
    def __call__(self, img, cls=True):
        ori_im = img.copy()
        # 获取检测文本检测结果
        dt_boxes, elapse = self.text_detector(img)
        logger.debug("dt_boxes num : {}, elapse : {}".format(
            len(dt_boxes), elapse))
        if dt_boxes is None:
            return None, None
        img_crop_list = []
        # 对检测框进行排序，顺序为：优先从上到下，其次从左到右
        dt_boxes = sorted_boxes(dt_boxes)
        # 对检测结果进行透视变换与校正 -- 把四边型，变成矩形框
        for bno in range(len(dt_boxes)):
            tmp_box = copy.deepcopy(dt_boxes[bno])
            img_crop = get_rotate_crop_image(ori_im, tmp_box)
            img_crop_list.append(img_crop)
        # 使用方向分类器对检测结果进行转正
        if self.use_angle_cls and cls:
            img_crop_list, angle_list, elapse = self.text_classifier(
                img_crop_list)
            logger.debug("cls num  : {}, elapse : {}".format(
                len(img_crop_list), elapse))
        # 获取文本识别结果
        rec_res, elapse = self.text_recognizer(img_crop_list)
        logger.debug("rec_res num  : {}, elapse : {}".format(
            len(rec_res), elapse))
        # 保存经过校正之后的文本检测图像
        if self.args.save_crop_res:
            self.draw_crop_rec_res(self.args.crop_res_save_dir, img_crop_list,
                                   rec_res)
        filter_boxes, filter_rec_res = [], []
        # 根据识别得分的阈值对结果进行过滤，如果得分小于阈值，就过滤掉
        for box, rec_reuslt in zip(dt_boxes, rec_res):
            text, score = rec_reuslt
            if score >= self.drop_score:
                filter_boxes.append(box)
                filter_rec_res.append(rec_reuslt)
        return filter_boxes, filter_rec_res

def sorted_boxes(dt_boxes):
    # 对检测框进行排序：优先从上到下，其次从左到右
    num_boxes = dt_boxes.shape[0]
    sorted_boxes = sorted(dt_boxes, key=lambda x: (x[0][1], x[0][0]))
    _boxes = list(sorted_boxes)

    for i in range(num_boxes - 1):
        if abs(_boxes[i + 1][0][1] - _boxes[i][0][1]) < 10 and \
                (_boxes[i + 1][0][0] < _boxes[i][0][0]):
            tmp = _boxes[i]
            _boxes[i] = _boxes[i + 1]
            _boxes[i + 1] = tmp
    return _boxes

args = parse_args()
args.cls_model_dir = "./inference/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer"
args.det_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv2_det_infer/"
args.rec_model_dir="./inference/ch_PP-OCRv2_rec_infer/"
args.image_dir = "./doc/imgs/00018069.jpg"
args.use_angle_cls=True
args.use_gpu=True

image_file_list = get_image_file_list(args.image_dir)
image_file_list = image_file_list[args.process_id::args.total_process_num]
text_sys = TextSystem(args)
is_visualize = True
font_path = args.vis_font_path
drop_score = args.drop_score

total_time = 0
cpu_mem, gpu_mem, gpu_util = 0, 0, 0
_st = time.time()
count = 0
for idx, image_file in enumerate(image_file_list):
    img = cv2.imread(image_file)
    if img is None:
        logger.debug("error in loading image:{}".format(image_file))
        continue
    starttime = time.time()
    dt_boxes, rec_res = text_sys(img)
    elapse = time.time() - starttime
    total_time += elapse

    logger.debug(
        str(idx) + "  Predict time of %s: %.3fs" % (image_file, elapse))
    for text, score in rec_res:
        logger.debug("{}, {:.3f}".format(text, score))

    if is_visualize:
        image = Image.fromarray(cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB))
        boxes = dt_boxes
        txts = [rec_res[i][0] for i in range(len(rec_res))]
        scores = [rec_res[i][1] for i in range(len(rec_res))]

        draw_img = draw_ocr_box_txt(
            image,
            boxes,
            txts,
            scores,
            drop_score=drop_score,
            font_path=font_path)
        draw_img_save_dir = args.draw_img_save_dir
        os.makedirs(draw_img_save_dir, exist_ok=True)
        cv2.imwrite(
            os.path.join(draw_img_save_dir, os.path.basename(image_file)),
            draw_img[:, :, ::-1])
        logger.debug("The visualized image saved in {}".format(
            os.path.join(draw_img_save_dir, os.path.basename(image_file))))

logger.info("The predict total time is {}".format(time.time() - _st))

plt.figure(figsize=(8, 8))
plt.imshow(image)
plt.show()
plt.figure(figsize=(16, 8))
plt.imshow(draw_img)
plt.show()

参考引用

PP-OCRv3文字检测识别系统
PaddleOCR Github
PP-OCRv2预测部署实战 代码中 v2 改 v3文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-450109.html

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