PaddleOCR提供的PP-OCR系列模型在通用场景中性能优异,能够解决绝大多数情况下的检测与识别问题。在垂类场景中,如果希望获取更优的模型效果,可以通过模型微调的方法,进一步提升PP-OCR系列检测与识别模型的精度。
本文主要介绍文本检测与识别模型在模型微调时的一些注意事项,最终希望您在自己的场景中,通过模型微调,可以获取精度更高的文本检测与识别模型。
本文核心要点如下所示。
- PP-OCR提供的预训练模型有较好的泛化能力
- 加入少量真实数据(检测任务>=500张, 识别任务>=5000张),会大幅提升垂类场景的检测与识别效果
- 在模型微调时,加入真实通用场景数据,可以进一步提升模型精度与泛化性能
- 在图像检测任务中,增大图像的预测尺度,能够进一步提升较小文字区域的检测效果
- 在模型微调时,需要适当调整超参数(学习率,batch size最为重要),以获得更优的微调效果。
更多详细内容,请参考第2章与第3章。
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数据量:建议至少准备500张的文本检测数据集用于模型微调。
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数据标注:单行文本标注格式,建议标注的检测框与实际语义内容一致。如在火车票场景中,姓氏与名字可能离得较远,但是它们在语义上属于同一个检测字段,这里也需要将整个姓名标注为1个检测框。
建议选择PP-OCRv2模型(配置文件:ch_PP-OCRv2_det_student.yml,预训练模型:ch_PP-OCRv2_det_distill_train.tar)进行微调,其精度与泛化性能是目前提供的最优预训练模型。
更多PP-OCR系列模型,请参考PaddleOCR 首页说明文档。
注意:在使用上述预训练模型的时候,由于保存的模型中包含教师模型,因此需要将其中的学生模型单独提取出来,再加载学生模型即可进行模型微调。
import paddle
# 加载完整的检测预训练模型
a = paddle.load("ch_PP-OCRv2_det_distill_train/best_accuracy.pdparams")
# 提取学生模型的参数
b = {k[len("student_model."):]: a[k] for k in a if "student_model." in k}
# 保存模型,用于后续模型微调
paddle.save(b, "ch_PP-OCRv2_det_student.pdparams")
在模型微调的时候,最重要的超参就是预训练模型路径pretrained_model
, 学习率learning_rate
与batch_size
,部分配置文件如下所示。
Global:
pretrained_model: ./pretrain_models/student.pdparams # 预训练模型路径
Optimizer:
lr:
name: Cosine
learning_rate: 0.001 # 学习率
warmup_epoch: 2
regularizer:
name: 'L2'
factor: 0
Train:
loader:
shuffle: True
drop_last: False
batch_size_per_card: 8 # 单卡batch size
num_workers: 4
上述配置文件中,首先需要将pretrained_model
字段指定为2.2章节中提取出来的ch_PP-OCRv2_det_student.pdparams
文件路径。
PaddleOCR提供的配置文件是在8卡训练(相当于总的batch size是8*8=64
)、且没有加载预训练模型情况下的配置文件,因此您的场景中,学习率与总的batch size需要对应线性调整,例如
- 如果您的场景中是单卡训练,单卡batch_size=8,则总的batch_size=8,建议将学习率调整为
1e-4
左右。 - 如果您的场景中是单卡训练,由于显存限制,只能设置单卡batch_size=4,则总的batch_size=4,建议将学习率调整为
5e-5
左右。
对训练好的模型导出并进行推理时,可以通过进一步调整预测的图像尺度,来提升小面积文本的检测效果,下面是DBNet推理时的一些超参数,可以通过适当调整,提升效果。
参数名称 | 类型 | 默认值 | 含义 |
---|---|---|---|
det_db_thresh | float | 0.3 | DB输出的概率图中,得分大于该阈值的像素点才会被认为是文字像素点 |
det_db_box_thresh | float | 0.6 | 检测结果边框内,所有像素点的平均得分大于该阈值时,该结果会被认为是文字区域 |
det_db_unclip_ratio | float | 1.5 | Vatti clipping 算法的扩张系数,使用该方法对文字区域进行扩张 |
max_batch_size | int | 10 | 预测的batch size |
use_dilation | bool | False | 是否对分割结果进行膨胀以获取更优检测效果 |
det_db_score_mode | str | "fast" | DB的检测结果得分计算方法,支持fast 和slow ,fast 是根据polygon的外接矩形边框内的所有像素计算平均得分,slow 是根据原始polygon内的所有像素计算平均得分,计算速度相对较慢一些,但是更加准确一些。 |
更多关于推理方法的介绍可以参考Paddle Inference推理教程。
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数据量:不更换字典的情况下,建议至少准备5000张的文本识别数据集用于模型微调;如果更换了字典(不建议),需要的数量更多。
-
数据分布:建议分布与实测场景尽量一致。如果实测场景包含大量短文本,则训练数据中建议也包含较多短文本,如果实测场景对于空格识别效果要求较高,则训练数据中建议也包含较多带空格的文本内容。
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通用中英文数据:在训练的时候,可以在训练集中添加通用真实数据(如在不更换字典的微调场景中,建议添加LSVT、RCTW、MTWI等真实数据),进一步提升模型的泛化性能。
建议选择PP-OCRv2模型(配置文件:ch_PP-OCRv2_rec_distillation.yml,预训练模型:ch_PP-OCRv2_rec_train.tar)进行微调,其精度与泛化性能是目前提供的最优预训练模型。
更多PP-OCR系列,模型请参考PaddleOCR 首页说明文档。
与文本检测任务微调相同,在识别模型微调的时候,最重要的超参就是预训练模型路径pretrained_model
, 学习率learning_rate
与batch_size
,部分默认配置文件如下所示。
Global:
pretrained_model: # 预训练模型路径
Optimizer:
lr:
name: Piecewise
decay_epochs : [700, 800]
values : [0.001, 0.0001] # 学习率
warmup_epoch: 5
regularizer:
name: 'L2'
factor: 0
Train:
dataset:
name: SimpleDataSet
data_dir: ./train_data/
label_file_list:
- ./train_data/train_list.txt
ratio_list: [1.0] # 采样比例,默认值是[1.0]
loader:
shuffle: True
drop_last: False
batch_size_per_card: 128 # 单卡batch size
num_workers: 8
上述配置文件中,首先需要将pretrained_model
字段指定为2.2章节中解压得到的ch_PP-OCRv2_rec_train/best_accuracy.pdparams
文件路径。
PaddleOCR提供的配置文件是在8卡训练(相当于总的batch size是8*128=1024
)、且没有加载预训练模型情况下的配置文件,因此您的场景中,学习率与总的batch size需要对应线性调整,例如:
- 如果您的场景中是单卡训练,单卡batch_size=128,则总的batch_size=128,在加载预训练模型的情况下,建议将学习率调整为
[1e-4, 2e-5]
左右(piecewise学习率策略,需设置2个值,下同)。 - 如果您的场景中是单卡训练,因为显存限制,只能设置单卡batch_size=64,则总的batch_size=64,在加载预训练模型的情况下,建议将学习率调整为
[5e-5, 1e-5]
左右。
如果有通用真实场景数据加进来,建议每个epoch中,垂类场景数据与真实场景的数据量保持在1:1左右。
比如:您自己的垂类场景识别数据量为1W,数据标签文件为vertical.txt
,收集到的通用场景识别数据量为10W,数据标签文件为general.txt
,
那么,可以设置label_file_list
和ratio_list
参数如下所示。每个epoch中,vertical.txt
中会进行全采样(采样比例为1.0),包含1W条数据;general.txt
中会按照0.1的采样比例进行采样,包含10W*0.1=1W
条数据,最终二者的比例为1:1
。
Train:
dataset:
name: SimpleDataSet
data_dir: ./train_data/
label_file_list:
- vertical.txt
- general.txt
ratio_list: [1.0, 0.1]