主要是了解并掌握文本定位和識別的OCR工具哦~

光學(xué)字符識別是一個古老但依然具有挑戰(zhàn)性的問題，涉及從非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中（包括圖像和PDF文檔）檢測和識別文本。它在銀行、電子商務(wù)和社交媒體內(nèi)容管理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

但與數(shù)據(jù)科學(xué)中的每個主題一樣，嘗試學(xué)習(xí)如何解決OCR任務(wù)時存在大量的資源。這就是為什么我寫下這篇教程，它可以幫助您入門。

在本文中，我將展示一些Python庫，可以讓您輕松從圖像中提取文本，無需太多麻煩。這些庫的說明后面附有一個實(shí)際示例。所使用的數(shù)據(jù)集均來自Kaggle。

目錄：

pytesseract

EasyOCR

Keras-OCR

TrOCR

docTR

1.pytesseract

它是最流行的Python庫之一，用于光學(xué)字符識別。它使用Google的Tesseract-OCR引擎從圖像中提取文本。支持多種語言。

如果想知道是否支持您的語言。您只需要幾行代碼將圖像轉(zhuǎn)換為文本：

# installation
!sudo apt install tesseract-ocr
!pip install pytesseract


import pytesseract
from pytesseract import Output
from PIL import Image
import cv2


img_path1 = '00b5b88720f35a22.jpg'
text = pytesseract.image_to_string(img_path1,lang='eng')
print(text)

輸出：

我們還可以嘗試獲取圖像中每個檢測到的項目的邊界框坐標(biāo)。

# boxes around character
print(pytesseract.image_to_boxes(img_path1))

結(jié)果：

~ 532 48 880 50 0
...
A 158 220 171 232 0
F 160 220 187 232 0
I 178 220 192 232 0
L 193 220 203 232 0
M 204 220 220 232 0
B 228 220 239 232 0
Y 240 220 252 232 0
R 259 220 273 232 0
O 274 219 289 233 0
N 291 220 305 232 0
H 314 220 328 232 0
O 329 219 345 233 0
W 346 220 365 232 0
A 364 220 379 232 0
R 380 220 394 232 0
D 395 220 410 232 0
...

正如您所注意到的，它估算了每個字符的邊界框，而不是每個單詞！如果我們想提取每個單詞的框，而不是字符，那么應(yīng)該使用image_to_data的另一種方法，而不是image_to_boxes：

# boxes around words
print(pytesseract.image_to_data(img_path1))

這是返回的結(jié)果，并不是很完美。例如，它將“AFILM”解釋為一個單詞。此外，它沒有檢測和識別輸入圖像中的所有單詞。

2. EasyOCR

輪到另一個開源Python庫：EasyOCR。與pytesseract類似，它支持80多種語言。您可以通過網(wǎng)絡(luò)演示快速而輕松地嘗試它，無需編寫任何代碼。它使用CRAFT算法來檢測文本并使用CRNN作為識別模型。此外，這些模型是使用Pytorch實(shí)現(xiàn)的。

如果在Google Colab上工作，建議您設(shè)置GPU，這有助于加快此框架的速度。以下是詳細(xì)代碼：

# installation
!pip install easyocr


import easyocr


reader = easyocr.Reader(['en'])
extract_info = reader.readtext(img_path1)


for el in extract_info:
   print(el)

與pytesseract相比，結(jié)果要好得多。對于每個檢測到的文本，我們還有邊界框和置信度級別。

3. Keras-OCR

Keras-OCR是另一個專門用于光學(xué)字符識別的開源庫。與EasyOCR一樣，它使用CRAFT檢測模型和CRNN識別模型來解決任務(wù)。與EasyOCR的不同之處在于，它使用Keras而不是Pytorch實(shí)現(xiàn)。Keras-OCR的唯一不足之處是它不支持非英語語言。

# installation
!pip install keras-ocr -q


import keras_ocr


pipeline = keras_ocr.pipeline.Pipeline()
extract_info = pipeline.recognize([img_path1])
print(extract_info[0][0])

這是提取的第一個單詞的輸出：

('from',
 array([[761.,  16.],
        [813.,  16.],
        [813.,  30.],
        [761.,  30.]], dtype=float32))

為了可視化所有結(jié)果，我們將輸出轉(zhuǎn)換為Pandas數(shù)據(jù)框：

diz_cols = {'word':[],'box':[]}
for el in extract_info[0]:
    diz_cols['word'].append(el[0])
    diz_cols['box'].append(el[1])
kerasocr_res = pd.DataFrame.from_dict(diz_cols)
kerasocr_res

神奇的是，我們可以看到我們有更清晰和更精確的結(jié)果。

4. TrOCR

TrOCR是一種基于transformers的生成式圖像模型，用于從圖像中檢測文本。它由編碼器和解碼器組成：TrOCR使用預(yù)訓(xùn)練的圖像變換器作為編碼器和預(yù)訓(xùn)練的文本變換器作為解碼器。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請查看論文。Hugging Face平臺上還有這個庫的良好文檔。首先，我們加載預(yù)訓(xùn)練模型：

# installation
!pip install transformers


from transformers import TrOCRProcessor, VisionEncoderDecoderModel
from PIL import Image


model_version = "microsoft/trocr-base-printed"
processor = TrOCRProcessor.from_pretrained(model_version)
model = VisionEncoderDecoderModel.from_pretrained(model_version)

在傳遞圖像之前，我們需要調(diào)整其大小并進(jìn)行規(guī)范化。一旦圖像已經(jīng)轉(zhuǎn)換，我們可以使用.generate()方法提取文本。

image = Image.open(img_path1).convert("RGB")
pixel_values = processor(image, return_tensors="pt").pixel_values
generated_ids = model.generate(pixel_values)
extract_text = processor.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0]
print('output: ',extract_text)
# output: 2.50

這與先前的庫不同，它返回一個無意義的數(shù)字。為什么？TrOCR僅包含識別模型，而沒有檢測模型。要解決OCR任務(wù)，首先需要檢測圖像中的對象，然后提取輸入中的文本。由于它只關(guān)注最后一步，它的性能不佳。要使其正常工作，最好使用邊界框裁剪圖像的特定部分，如下所示：

crp_image = image.crop((750, 3.4, 970, 33.94))
display(crp_image)

然后，我們嘗試再次應(yīng)用模型：

pixel_values = processor(crp_image, return_tensors="pt").pixel_values
generated_ids = model.generate(pixel_values)
extract_text = processor.batch_decode(generated_ids, skip_special_tokens=True)[0]
print(extract_text)

此操作可以重復(fù)應(yīng)用于圖像中包含的每個單詞/短語。

5. docTR

最后，我們涵蓋了用于從文檔中檢測和識別文本的最后一個Python包：docTR。它可以將文檔解釋為PDF或圖像，然后將其傳遞給兩階段方法。在docTR中，文本檢測模型（DBNet或LinkNet）后跟文本識別的CRNN模型。由于使用了這兩個深度學(xué)習(xí)框架，這個庫要求安裝Pytorch和Tensorflow。

! pip install python-doctr
# for TensorFlow
! pip install "python-doctr[tf]"
# for PyTorch
! pip install "python-doctr[torch]"

然后，我們導(dǎo)入使用docTR的相關(guān)庫并加載模型，它是一個兩步方法。實(shí)際上，我們需要指定文本檢測和文本識別的DBNet和CRNN的模型，文本檢測和文本識別的后端模型：

from doctr.io import DocumentFile
from doctr.models import ocr_predictor
model = ocr_predictor(det_arch = 'db_resnet50',
                      reco_arch = 'crnn_vgg16_bn',
                      pretrained = True
                     )

我們最終讀取文件，使用預(yù)訓(xùn)練模型，并將輸出導(dǎo)出為嵌套字典：

# read file
img = DocumentFile.from_images(img_path1)


# use pre-trained model
result = model(img)


# export the result as a nested dict
extract_info = result.export()

這是非常長的輸出：

{'pages': [{'page_idx': 0, 'dimensions': (678, 1024), 'orientation': {'value': None, 'confidence': None},...

為更好地可視化，最好使用雙重循環(huán)，僅獲取我們感興趣的信息：

for obj1 in extract_info['pages'][0]["blocks"]:
    for obj2 in obj1["lines"]:
        for obj3 in obj2["words"]:
            print("{}: {}".format(obj3["geometry"],obj3["value"]))

docTR是從圖像或PDF中提取有價值信息的另一個好選擇。

結(jié)論

五個工具各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。當(dāng)選擇這些軟件包之一時，首先考慮您正在分析的數(shù)據(jù)的語言。如果考慮到非英語語言，EasyOCR可能是最適合的選擇，因?yàn)樗哂懈鼜V泛的語言覆蓋和更好的性能。免責(zé)聲明：該數(shù)據(jù)集根據(jù)知識共享署名4.0國際許可（CC by 4.0）許可。

審核編輯：湯梓紅