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基于Python预测引擎的推理

推理模型(通过 paddle.jit.save 保存的模型)一般是模型训练完成后保存的固化模型,多用于部署中的预测。

训练过程中保存的模型是检查点模型,保存的是模型的参数,多用于恢复训练。

与检查点模型相比,推理模型会额外保存模型的结构信息。因此,它更容易部署,因为模型结构和模型参数已经固化在推理模型文件中,适合与实际系统集成。更多细节请参考文档Classification Framework.

接下来,我们首先介绍如何将训练好的模型转换为推理模型,然后介绍基于推理模型的文本检测、文本识别、角度分类及其串联。

1. 将训练模型转换为推理模型

1.1 将检测模型转换为推理模型

下载轻量级中文检测模型:

wget -P ./ch_lite/ https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_train.tar && tar xf ./ch_lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_train.tar -C ./ch_lite/

上述模型是使用 MobileNetV3 作为backbone训练的 DB 算法。要将训练好的模型转换为推理模型,只需运行以下命令:

# -c Set the training algorithm yml configuration file
# -o Set optional parameters
# Global.pretrained_model parameter Set the training model address to be converted without adding the file suffix .pdmodel, .pdopt or .pdparams.
# Global.save_inference_dir Set the address where the converted model will be saved.

python3 tools/export_model.py -c configs/det/ch_ppocr_v2.0/ch_det_mv3_db_v2.0.yml -o Global.pretrained_model=./ch_lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/det_db/

在转换为推理模型时,使用的配置文件与训练时使用的配置文件相同。此外,还需要在配置文件中设置 Global.pretrained_model 参数。 转换成功后,模型保存目录中会有三个文件:

inference/det_db/
    ├── inference.pdiparams         # 检测推理模型的参数文件
    ├── inference.pdiparams.info    # 检测推理模型的参数信息文件,可以忽略
    └── inference.pdmodel           # 检测推理模型的程序文件

1.2 将识别模型转换为推理模型

下载轻量级中文识别模型:

wget -P ./ch_lite/ https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_train.tar && tar xf ./ch_lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_train.tar -C ./ch_lite/

识别模型的转换方式与检测模型相同,如下所示:

# -c 设置训练算法的 yml 配置文件
# -o 设置可选参数
# Global.pretrained_model 参数设置要转换的训练模型地址,不需要添加文件后缀 .pdmodel, .pdopt 或 .pdparams。
# Global.save_inference_dir 设置转换后模型保存的地址。

python3 tools/export_model.py -c configs/rec/ch_ppocr_v2.0/rec_chinese_lite_train_v2.0.yml -o Global.pretrained_model=./ch_lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/rec_crnn/

如果您使用自己的数据集训练了一个模型,并且使用了不同的字典文件,请确保在配置文件中将 character_dict_path 修改为您的字典文件路径。

转换成功后,模型保存目录中会有三个文件:

inference/det_db/
    ├── inference.pdiparams         # The parameter file of recognition inference model
    ├── inference.pdiparams.info    # The parameter information of recognition inference model, which can be ignored
    └── inference.pdmodel           # The program file of recognition model

1.3 将角度分类模型转换为推理模型

下载角度分类模型:

wget -P ./ch_lite/ https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train.tar && tar xf ./ch_lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train.tar -C ./ch_lite/

角度分类模型的转换方式与检测模型相同,如下所示:

# -c Set the training algorithm yml configuration file
# -o Set optional parameters
# Global.pretrained_model parameter Set the training model address to be converted without adding the file suffix .pdmodel, .pdopt or .pdparams.
# Global.save_inference_dir Set the address where the converted model will be saved.

python3 tools/export_model.py -c configs/cls/cls_mv3.yml -o Global.pretrained_model=./ch_lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/cls/

转换成功后,目录中会有两个文件:

inference/det_db/
    ├── inference.pdiparams         # The parameter file of angle class inference model
    ├── inference.pdiparams.info    # The parameter information of  angle class inference model, which can be ignored
    └── inference.pdmodel           # The program file of angle class model

2. 文本检测模型推理

以下将介绍轻量级中文检测模型推理、DB文本检测模型推理和EAST文本检测模型推理。默认配置基于DB文本检测模型的推理设置。 由于EAST和DB算法有很大的不同,在推理时,需要通过传入相应的参数来适配EAST文本检测算法

2.1 轻量级中文检测模型推理

对于轻量级中文检测模型推理,可以执行以下命令:

# download DB text detection inference model
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_infer.tar
tar xf ch_ppocr_mobile_v2.0_det_infer.tar
# predict
python3 tools/infer/predict_det.py --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/"

可视化的文本检测结果默认保存在 ./inference_results 文件夹中,结果文件的名称以 det_res 为前缀。结果示例如下:

可以使用参数 limit_typedet_limit_side_len 来限制输入图像的大小, limit_type 的可选参数是 [max, min], 而 det_limit_side_len 是一个正整数,通常设置为32的倍数,例如960。

这些参数的默认设置是 limit_type='max', det_limit_side_len=960。表示网络输入图像的最长边不能超过960, 如果超过这个值,图像将按相同比例调整尺寸,以确保最长边为 det_limit_side_len。 设置为 limit_type='min', det_limit_side_len=960,则表示图像的最短边被限制为960。

如果输入图片的分辨率较大,并且希望使用更大的分辨率进行预测,可以将 det_limit_side_len 设置为所需的值,例如1216:

python3 tools/infer/predict_det.py --image_dir="./doc/imgs/1.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/" --det_limit_type=max --det_limit_side_len=1216

如果希望使用CPU进行预测,请执行以下命令:

python3 tools/infer/predict_det.py --image_dir="./doc/imgs/1.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/" --use_gpu=False

2.2 DB文本检测模型推理

首先,将DB文本检测训练过程中保存的模型转换为推理模型。以基于Resnet50_vd骨干网络并在ICDAR2015英文数据集上训练的模型为例(模型下载链接),可以使用以下命令进行转换:

python3 tools/export_model.py -c configs/det/det_r50_vd_db.yml -o Global.pretrained_model=./det_r50_vd_db_v2.0_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/det_db

DB文本检测模型推理,可以执行以下命令:

python3 tools/infer/predict_det.py --image_dir="./doc/imgs_en/img_10.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/"

可视化的文本检测结果默认保存在 ./inference_results 文件夹中,结果文件的名称以 det_res 为前缀。结果示例如下:

注意:由于ICDAR2015数据集只有1000张训练图像,主要针对英文场景,上述模型在中文文本图像上的检测结果非常差。

2.3 EAST文本检测模型推理

首先,将EAST文本检测训练过程中保存的模型转换为推理模型。以基于Resnet50_vd骨干网络并在ICDAR2015英文数据集上训练的模型为例(模型下载链接),可以使用以下命令进行转换:

python3 tools/export_model.py -c configs/det/det_r50_vd_east.yml -o Global.pretrained_model=./det_r50_vd_east_v2.0_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/det_east

对于EAST文本检测模型推理,需要设置参数 --det_algorithm="EAST",运行以下命令:

python3 tools/infer/predict_det.py --image_dir="./doc/imgs_en/img_10.jpg" --det_model_dir="./inference/det_east/" --det_algorithm="EAST"

可视化的文本检测结果默认保存在 ./inference_results 文件夹中,结果文件的名称以 det_res 为前缀。结果示例如下:

注意:EAST后处理的局部感知NMS有两个版本:Python和C++。C++版本的速度明显快于Python版本。由于C++版本NMS的编译版本问题,只有在Python 3.5环境中才会调用C++版本NMS,在其他情况下将调用Python版本NMS。

2.4 Sast文本检测模型推理

(1). 四边形文本检测模型(ICDAR2015)

首先,将SAST文本检测训练过程中保存的模型转换为推理模型。以基于Resnet50_vd骨干网络并在ICDAR2015英文数据集上训练的模型为例(模型下载链接),可以使用以下命令进行转换:

python3 tools/export_model.py -c configs/det/det_r50_vd_sast_icdar15.yml -o Global.pretrained_model=./det_r50_vd_sast_icdar15_v2.0_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/det_sast_ic15

对于SAST四边形文本检测模型推理,需要设置参数 --det_algorithm="SAST",运行以下命令:

python3 tools/infer/predict_det.py --det_algorithm="SAST" --image_dir="./doc/imgs_en/img_10.jpg" --det_model_dir="./inference/det_sast_ic15/"

可视化的文本检测结果默认保存在 ./inference_results 文件夹中,结果文件的名称以 det_res 为前缀。结果示例如下:

(2). 曲线文本检测模型(Total-Text)

首先,将SAST文本检测训练过程中保存的模型转换为推理模型。以基于Resnet50_vd骨干网络并在Total-Text英文数据集上训练的模型为例(模型下载链接),可以使用以下命令进行转换:

python3 tools/export_model.py -c configs/det/det_r50_vd_sast_totaltext.yml -o Global.pretrained_model=./det_r50_vd_sast_totaltext_v2.0_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/det_sast_tt

对于SAST曲线文本检测模型推理,需要设置参数 --det_algorithm="SAST"--det_sast_polygon=True,运行以下命令:

python3 tools/infer/predict_det.py --det_algorithm="SAST" --image_dir="./doc/imgs_en/img623.jpg" --det_model_dir="./inference/det_sast_tt/" --det_sast_polygon=True

可视化的文本检测结果默认保存在 ./inference_results 文件夹中,结果文件的名称以 det_res 为前缀。结果示例如下:

注意:SAST后处理的局部感知NMS有两个版本:Python和C++。C++版本的速度明显快于Python版本。由于C++版本NMS的编译版本问题,只有在Python 3.5环境中才会调用C++版本NMS,在其他情况下将调用Python版本NMS。

3. 文本识别模型推理

以下将介绍轻量级中文识别模型推理、其他基于CTC和Attention的文本识别模型推理。对于中文文本识别,建议选择基于CTC损失的识别模型。实践中也发现,基于Attention损失的模型效果不如基于CTC损失的模型。此外,如果在训练过程中修改了字符字典,请确保在推理过程中使用相同的字符集。详情请见下文。

3.1 轻量级中文文本识别模型推理

对于轻量级中文识别模型推理,可以执行以下命令:

# download CRNN text recognition inference model
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_infer.tar
tar xf ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_infer.tar
python3 tools/infer/predict_rec.py --image_dir="./doc/imgs_words_en/word_10.png" --rec_model_dir="ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_infer"

执行命令后,上述图像的预测结果(识别的文本和分数)将打印在屏幕上。

Predicts of ./doc/imgs_words_en/word_10.png:('PAIN', 0.9897658)

3.2 基于CTC的文本识别模型推理

以CRNN为例,介绍基于CTC损失的识别模型推理。Rosetta和Star-Net的使用方式类似,无需设置识别算法参数 rec_algorithm

首先,将CRNN文本识别训练过程中保存的模型转换为推理模型。以基于Resnet34_vd骨干网络,使用MJSynth和SynthText(两个英文文本识别合成数据集)进行训练的模型为例(模型下载地址)。可以按如下方式进行转换:

python3 tools/export_model.py -c configs/det/rec_r34_vd_none_bilstm_ctc.yml -o Global.pretrained_model=./rec_r34_vd_none_bilstm_ctc_v2.0_train/best_accuracy  Global.save_inference_dir=./inference/rec_crnn

对于CRNN文本识别模型推理,执行以下命令:

python3 tools/infer/predict_rec.py --image_dir="./doc/imgs_words_en/word_336.png" --rec_model_dir="./inference/starnet/" --rec_image_shape="3, 32, 100" --rec_char_dict_path="./ppocr/utils/ic15_dict.txt"

执行命令后,上述图像的识别结果如下:

Predicts of ./doc/imgs_words_en/word_336.png:('super', 0.9999073)

注意:由于上述模型参考了 DTRB 文本识别的训练和评估过程,与轻量级中文识别模型的训练在两个方面有所不同:

  • 训练时使用的图像分辨率不同:上述模型训练时使用的图像分辨率为 [3,32,100],而我们的中文模型训练时,为了确保对长文本的识别效果,使用的图像分辨率为 [3, 32, 320]。推理阶段的默认形状参数是训练阶段使用的图像分辨率,即 [3, 32, 320]。因此,在此处运行上述英文模型的推理时,需要通过参数 rec_image_shape 设置识别图像的形状。

  • 字符列表:DTRB 论文中的实验仅针对 26 个小写英文字母和 10 个数字,共 36 个字符。所有大写和小写字符都转换为小写字符,不在上述列表中的字符被忽略并视为空格。因此,这里不使用字符字典文件,而是通过以下命令生成字典。

self.character_str = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
dict_character = list(self.character_str)

3.3 基于SRN的文本识别模型推理

基于SRN的识别模型需要额外设置识别算法参数 --rec_algorithm="SRN"。同时,需要确保预测形状与训练一致,例如:--rec_image_shape="1, 64, 256"

python3 tools/infer/predict_rec.py --image_dir="./doc/imgs_words_en/word_336.png" \
                                    --rec_model_dir="./inference/srn/" \
                                    --rec_image_shape="1, 64, 256" \
                                    --rec_char_dict_path="./ppocr/utils/ic15_dict.txt" \
                                    --rec_algorithm="SRN"

3.4 使用自定义字符字典的文本识别模型推理

如果在训练过程中修改了文本字典,在使用推理模型进行预测时,需要通过 --rec_char_dict_path 指定字典路径。

python3 tools/infer/predict_rec.py --image_dir="./doc/imgs_words_en/word_336.png" --rec_model_dir="./your inference model" --rec_image_shape="3, 32, 100"  --rec_char_dict_path="your text dict path"

3.5 多语言模型推理

如果需要预测其他语言的模型,在使用推理模型进行预测时,需要通过 --rec_char_dict_path 指定字典路径。同时,为了获得正确的可视化结果,需要通过 --vis_font_path 指定可视化字体路径。在 doc/fonts 路径下默认提供了一些小语种字体,例如韩文识别:

python3 tools/infer/predict_rec.py --image_dir="./doc/imgs_words/korean/1.jpg" --rec_model_dir="./your inference model"  --rec_char_dict_path="ppocr/utils/dict/korean_dict.txt" --vis_font_path="doc/fonts/korean.ttf"

执行命令后,上述图像的预测结果是:

Predicts of ./doc/imgs_words/korean/1.jpg:('바탕으로', 0.9948904)

4. 角度分类模型推理

对于角度分类模型推理,可以执行以下命令:

python3 tools/infer/predict_cls.py --image_dir="./doc/imgs_words_en/word_10.png" --cls_model_dir="./inference/cls/"
# download text angle class inference model:
wget  https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/ch/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar
tar xf ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer.tar
python3 tools/infer/predict_cls.py --image_dir="./doc/imgs_words_en/word_10.png" --cls_model_dir="ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_infer"

执行命令后,上述图像的预测结果(分类角度和分数)将打印在屏幕上。

 Predicts of ./doc/imgs_words_en/word_10.png:['0', 0.9999995]

5. 文本检测、角度分类和识别推理串联

5.1 轻量级中文模型

在进行预测时,需要通过参数 image_dir 指定单张图像或图像文件夹的路径,参数 det_model_dir 指定检测推理模型的路径,参数 cls_model_dir 指定角度分类推理模型的路径,参数 rec_model_dir 指定识别推理模型的路径。参数 use_angle_cls 用于控制是否启用角度分类模型。参数 use_mp 指定是否使用多进程推理,total_process_num 指定使用多进程时的进程数量(Paddle Inference 不是线程安全的,建议使用多进程)。可视化的识别结果默认保存在 ./inference_results 文件夹中。

# use direction classifier
python3 tools/infer/predict_system.py --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/" --cls_model_dir="./inference/cls/" --rec_model_dir="./inference/rec_crnn/" --use_angle_cls=true

# not use use direction classifier
python3 tools/infer/predict_system.py --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/" --rec_model_dir="./inference/rec_crnn/"

# use multi-process
python3 tools/infer/predict_system.py --image_dir="./doc/imgs/00018069.jpg" --det_model_dir="./inference/det_db/" --rec_model_dir="./inference/rec_crnn/" --use_angle_cls=false --use_mp=True --total_process_num=6

执行命令后,识别结果图像如下:

5.2 其他模型

如果你想尝试其他检测算法或识别算法,请参考上述文本检测模型推理和文本识别模型推理,更新相应的配置和模型。

注意:由于检测框旋转逻辑的限制,目前不支持将 SAST 曲线文本检测模型(使用参数 det_sast_polygon=True)与其他模型组合使用。

以下命令使用 EAST 文本检测和 STAR-Net 文本识别的组合:

python3 tools/infer/predict_system.py --image_dir="./doc/imgs_en/img_10.jpg" --det_model_dir="./inference/det_east/" --det_algorithm="EAST" --rec_model_dir="./inference/starnet/" --rec_image_shape="3, 32, 100" --rec_char_dict_path="./ppocr/utils/ic15_dict.txt"

执行命令后,识别结果图像如下: