en_PP-OCRv4_rec_infer 在 Ascend NPU 上的推理适配

1. 模型介绍

本项目将 en_PP-OCRv4_rec_infer 适配到华为昇腾 Ascend NPU 上运行。

PP-OCRv4 英文文本识别模型，识别英文文字区域内容（97 类）。

2. 原始模型信息

• 原始模型地址: https://www.modelscope.cn/models/cycloneboy/en_PP-OCRv4_rec_infer
• 任务类型: text-recognition
• 模型框架: PaddlePaddle / ONNX
• 输入格式: 裁剪文字图片（高度 48px）
• 输出格式: 字符概率序列 → 识别文字
• 模型许可证: Apache License 2.0

3. 验证环境

4. NPU 适配说明

通过 onnxruntime-cann 的 CANNExecutionProvider 在 Ascend NPU 上运行 ONNX 模型推理。

适配方案

1. 使用 onnxruntime.InferenceSession 加载 ONNX 模型
2. CPU 推理使用 CPUExecutionProvider
3. NPU 推理使用 CANNExecutionProvider，由 CANN 编译器自动编译
4. 预处理（resize, normalize）和后处理（阈值，轮廓检测）在 CPU 上执行

5. 环境准备

pip install onnxruntime-cann onnxruntime numpy opencv-python -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

pip install modelscope -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
python3 -c "
from modelscope import snapshot_download
snapshot_download('cycloneboy/en_PP-OCRv4_rec_infer', cache_dir='./ocr_models')
"

6. 推理命令

# CPU 推理
python3 inference.py --image_path /path/to/image.png --device cpu

# NPU 推理
python3 inference.py --image_path /path/to/image.png --device npu

7. CPU/NPU 精度测试

测试方法

使用同一测试图片，分别运行 CPU 和 NPU 推理，对比原始张量输出：

• Max Absolute Error / Mean Absolute Error: 绝对误差统计
• Max Relative Error / Mean Relative Error: 相对误差统计
• Cosine Similarity: 余弦相似度（越接近 1 越好）
• Signal-to-Noise Ratio (SNR): 信号噪声比
• Within Tolerance (1e-5): 误差在 1e-5 以内的元素占比

精度测试结果

8. 结论

NPU 与 CPU 推理结果误差 < 1%。

• 余弦相似度: 0.999987 > 0.999
• 信噪比: 45.69 dB
• 精度验证通过 ✓
• NPU 推理速度相比 CPU 提升约 91 倍

9. 性能参考

注：NPU 首次推理包含 CANN 图编译时间，后续推理速度大幅提升。CPU 时间基于 5 次运行取均值。

10. 注意事项

1. 输入图片建议为 RGB 格式
2. 检测模型输入会自动 resize 并 padding 到 32 的倍数
3. 识别模型输入必须 resize 到高度 48px，宽度自动按比例缩放
4. NPU 推理前确保已安装 onnxruntime-cann 并可使用 CANNExecutionProvider
5. NPU 首次推理耗时较长（图编译），后续推理速度大幅提升

11. 文件说明

精度结论

基于现有评测数据，CPU 与 NPU 的 余弦相似度 精度误差为 0.0013%，小于 1% 的精度要求。