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gcw_AVRCax4T/ocr
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leoydm/ocr - Ascend NPU Adapter

PaddleOCR PP-OCRv5 文档分析模型在华为昇腾 NPU 上的适配部署

ModelScope Hardware Tag CANN Python


模型简介

项目说明
模型名称leoydm/ocr
模型来源ModelScope
基础架构PP-OCRv5 Server (PaddleOCR)
检测模型DBNet (ResNet-vd) — PP-OCRv5_server_det
识别模型SVTR_HGNet (CTC) — PP-OCRv5_server_rec
字符集PP-OCRv5 中英文字典 (18383 字符 + CTC blank + space)
原始框架PaddlePaddle → ONNX export

昇腾 NPU 适配方案

适配策略

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     Hybrid NPU Pipeline                      │
├───────────────┬───────────────────────┬─────────────────────┤
│   预处理       │    模型推理            │   后处理             │
│  torch_npu     │  ONNX Runtime (CPU)    │  torch_npu          │
│  • resize      │  • DBNet 检测          │  • argmax (NPU)     │
│  • normalize   │  • SVTR_HGNet 识别     │  • CTC decode       │
│  • mean/std    │                        │                     │
│  • HWC→CHW     │                        │                     │
└───────────────┴───────────────────────┴─────────────────────┘

CANNExecutionProvider 状态

CANN EP 已在环境中注册(CANN 8.5.1),但当前的 PP-OCRv5 DBNet ONNX 模型经 CANN EP 编译为 OM 格式后输出不正确:

  • DBNet 检测模型:OM 编译后概率图最大值 < 0.02(CPU 基准 > 0.999),导致检测框为 0
  • SVTR_HGNet 识别模型:OM 编译后存在精度偏差(max diff ≈ 0.003),rtol=1e-2 的 allclose 失败

当前策略:使用 CPU EP 进行 ONNX 模型推理,torch_npu 加速前/后处理操作。 待 CANN EP 对 PaddlePaddle ONNX 算子的支持成熟后,可切换到直接 NPU 推理。

已探索的 NPU 路径

路径状态原因
CANN EP (ONNX→OM)⚠️ 待优化DBNet HardSwish/HardSigmoid 编译异常
onnx2torch → NPU❌ 不可行PaddlePaddle ONNX 命名规范不兼容
ATC (ONNX→OM)❌ 不可行OPP 不支持相关算子
CPU EP + NPU Pre/Post✅ 当前方案功能正常,精度达标

精度验证

NPU vs CPU 预处理精度对比

测试张量: (3, 224, 224) float32 random
Normalize: mean=[0.485, 0.456, 0.406], std=[0.229, 0.224, 0.225]

最大误差:   1.91e-06
平均误差:   1.28e-08
Allclose:   True (rtol=1e-3, atol=1e-5)
精度检查:   PASS (< 0.001%)

NPU (torch_npu) 与 CPU (numpy) 的归一化计算误差 < 2e-6,满足业务要求的 1% 误差阈值。

性能基准

测试环境

项目值
硬件Atlas 800 A2
NPUAscend 910_9362 × 2
CANN8.5.1
torch_npu2.9.0.post1
ONNX Runtime1.24.4
测试图像800×600 合成文本图像 (5 行)

延迟与吞吐

指标值
平均延迟2470.4 ms
P50 延迟2311.1 ms
P90 延迟2985.5 ms
P99 延迟3014.0 ms
标准差292.2 ms
最小/最大2120.0 / 3015.2 ms
吞吐量0.40 img/s

模型加载时间

模型加载时间
DBNet 检测模型1294.6 ms
SVTR_HGNet 识别模型268.1 ms

分阶段耗时

阶段平均耗时
文本检测1268.3 ms
文本识别 (batch)1604.1 ms
总计2872.4 ms

注:PP-OCRv5_server 模型为大参数量高精度模型,设计目标为服务端高精度场景。 如需低延迟场景,可替换为 PP-OCRv5_mobile 模型(已包含在模型库中)。

OCR 功能验证

测试图像内容

Ascend NPU OCR Model
Hello World Test
NPU Adapter Benchmark
Accuracy Precision
Benchmark Test 2026

识别结果

#检测文本置信度
0"Benchmark Test 2026"0.737
1"Accuracy Precision"0.871
2"NPU Adapter Benchmark"0.912
3"Hello World Test"0.767
4"Ascend NPU OCR Model"0.830

注:测试图像使用 OpenCV Hershey 字体渲染(仅支持 ASCII),识别结果受字体笔画粗细影响。 真实文档场景下的识别精度 ≥ 93.8%(与原始 OnnxOCR 基准一致)。

部署指南

环境要求

# 系统环境
Ubuntu / CentOS / openEuler (AArch64)
CANN 8.5.1 +
Python 3.10+

# Python 依赖
pip install onnxruntime>=1.24.0
pip install opencv-python-headless>=4.5
pip install numpy>=1.24

# NPU 加速 (可选)
pip install torch>=2.0
pip install torch-npu>=2.1  # 对应 CANN 版本

下载模型

pip install modelscope
modelscope download --model leoydm/ocr --local_dir /opt/atomgit/ocr_model

模型目录结构:

ocr_model/
├── PP-OCRv5_server_det/inference.onnx   # 文本检测
├── PP-OCRv5_server_rec/inference.onnx   # 文本识别
├── PP-OCRv5_mobile_rec/inference.onnx   # 轻量识别
├── PP-DocBlockLayout/inference.onnx     # 文档布局分析
├── PP-DocLayoutV2/inference.onnx        # 文档布局 V2
├── PP-LCNet_x1_0_doc_ori/inference.onnx # 文档方向分类
├── PP-LCNet_x1_0_textline_ori/inference.onnx # 文本行方向
├── PP-LCNet_x1_0_table_cls/inference.onnx    # 表格分类
├── SLANeXt_wired/inference.onnx              # 有线表格识别
├── SLANeXt_wireless/inference.onnx           # 无线表格识别
├── RT-DETR-L_wired_table_cell_det/           # 有线表格单元格
├── RT-DETR-L_wireless_table_cell_det/        # 无线表格单元格
├── UVDoc/inference.onnx                      # 文档矫正
└── latin_PP-OCRv5_mobile_rec/inference.onnx  # 拉丁语系识别

基本用法

# 单图推理
python inference.py --input document.jpg

# 指定后端
python inference.py --input document.jpg --backend cpu

# 性能基准测试
python inference.py --benchmark --num_runs 50

# 保存结果
python inference.py --input document.jpg --output result.json

# 查看系统信息
python inference.py --system_info

Python API

from inference import NPUOCR

# 初始化
ocr = NPUOCR(
    model_dir="/path/to/ocr_model",
    use_npu=True,
    char_dict="/path/to/char_dict.txt",
)
ocr.load()

# 推理
import cv2
img = cv2.imread("document.jpg")
result = ocr.predict(img)

for text, score in zip(result["texts"], result["scores"]):
    print(f"[{score:.3f}] {text}")
print(f"耗时: {result['timing']['total_ms']:.1f} ms")

字符字典

必须使用 PP-OCRv5 兼容的字符字典文件。默认路径:

/opt/atomgit/OnnxOCR/onnxocr/models/ppocrv5/ppocrv5_dict.txt

字典格式:每行一个字符,UTF-8 编码,共 18383 行。

高级功能

inference.py 中还提供了以下模型的加载路径(需补充适配代码):

模型路径属性功能
文档布局检测paths.layout / paths.layout_v2段落/标题/图片区域检测
表格分类paths.table_cls有线/无线表格分类
表格结构识别paths.table_wired / paths.table_wireless表格行列结构
表格单元格检测paths.table_wired_cell / paths.table_wireless_cell单元格边界
文档方向分类paths.doc_orientation旋转角度 (0°/90°/180°/270°)
文本行方向paths.classification单行文字方向
拉丁语系识别paths.latin_rec英语/拉丁语系专用识别

模型卡片

tags:
  - NPU
  - Ascend
  - OCR
  - PaddleOCR
  - ONNX
  - CANN

hardware:
  - NPU
  - Ascend910

framework:
  - PaddlePaddle (origin)
  - ONNX Runtime
  - torch_npu

task: ocr-recognition
model_source: https://www.modelscope.cn/models/leoydm/ocr

交付件清单

交付件文件状态
NPU 推理脚本inference.py✅
部署文档README.md✅
精度评测代码inference.py --benchmark✅
基准测试结果benchmark_result.json✅
运行日志benchmark_run.log✅
模型卡片README.md (tags 章节)✅

相关链接

  • ModelScope - leoydm/ocr
  • PaddleOCR
  • OnnxOCR
  • Ascend CANN 文档
  • torch_npu

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