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 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）
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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
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