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# 端侧部署
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本教程将介绍基于[Paddle Lite](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite) 在移动端部署PaddleOCR超轻量中文检测、识别模型的详细步骤。
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Paddle Lite是飞桨轻量化推理引擎，为手机、IOT端提供高效推理能力，并广泛整合跨平台硬件，为端侧部署及应用落地问题提供轻量化的部署方案。
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## 1. 准备环境
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### 运行准备
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- 电脑（编译Paddle Lite）
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- 安卓手机（armv7或armv8）
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### 1.1 准备交叉编译环境
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交叉编译环境用于编译 Paddle Lite 和 PaddleOCR 的C++ demo。
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支持多种开发环境，不同开发环境的编译流程请参考对应文档。
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1. [Docker](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_env.html#docker)
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2. [Linux](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_env.html#linux)
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3. [MAC OS](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_env.html#mac-os)
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### 1.2 准备预测库
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预测库有两种获取方式：
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- 1. 直接下载，预测库下载链接如下：
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| 平台 | 预测库下载链接 |
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|---|---|
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|Android|[arm7](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite/releases/download/v2.9/inference_lite_lib.android.armv7.gcc.c++_shared.with_extra.with_cv.tar.gz) / [arm8](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite/releases/download/v2.9/inference_lite_lib.android.armv8.gcc.c++_shared.with_extra.with_cv.tar.gz)|
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|IOS|[arm7](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite/releases/download/v2.9/inference_lite_lib.ios.armv7.with_cv.with_extra.with_log.tiny_publish.tar.gz) / [arm8](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite/releases/download/v2.9/inference_lite_lib.ios.armv8.with_cv.with_extra.with_log.tiny_publish.tar.gz)|
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注：1. 上述预测库为PaddleLite 2.9分支编译得到，有关PaddleLite 2.9 详细信息可参考 [链接](https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite/releases/tag/v2.9) 。
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- 2. [推荐]编译Paddle-Lite得到预测库，Paddle-Lite的编译方式如下：
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```
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git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
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cd Paddle-Lite
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# 切换到Paddle-Lite release/v2.9 稳定分支
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git checkout release/v2.9
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./lite/tools/build_android.sh --arch=armv8 --with_cv=ON --with_extra=ON
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```
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注意：编译Paddle-Lite获得预测库时，需要打开`--with_cv=ON --with_extra=ON`两个选项，`--arch`表示`arm`版本，这里指定为armv8，
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更多编译命令
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介绍请参考 [链接](https://paddle-lite.readthedocs.io/zh/latest/source_compile/compile_andriod.html) 。
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直接下载预测库并解压后，可以得到`inference_lite_lib.android.armv8/`文件夹，通过编译Paddle-Lite得到的预测库位于
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`Paddle-Lite/build.lite.android.armv8.gcc/inference_lite_lib.android.armv8/`文件夹下。
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预测库的文件目录如下：
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```
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inference_lite_lib.android.armv8/
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|-- cxx C++ 预测库和头文件
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| |-- include C++ 头文件
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| | |-- paddle_api.h
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| | |-- paddle_image_preprocess.h
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| | |-- paddle_lite_factory_helper.h
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| | |-- paddle_place.h
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| | |-- paddle_use_kernels.h
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| | |-- paddle_use_ops.h
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| | `-- paddle_use_passes.h
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| `-- lib C++预测库
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| |-- libpaddle_api_light_bundled.a C++静态库
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| `-- libpaddle_light_api_shared.so C++动态库
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|-- java Java预测库
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| |-- jar
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| | `-- PaddlePredictor.jar
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| |-- so
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| | `-- libpaddle_lite_jni.so
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| `-- src
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|-- demo C++和Java示例代码
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| |-- cxx C++ 预测库demo
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| `-- java Java 预测库demo
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```
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## 2 开始运行
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### 2.1 模型优化
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Paddle-Lite 提供了多种策略来自动优化原始的模型，其中包括量化、子图融合、混合调度、Kernel优选等方法，使用Paddle-lite的opt工具可以自动
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对inference模型进行优化，优化后的模型更轻量，模型运行速度更快。
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如果已经准备好了 `.nb` 结尾的模型文件，可以跳过此步骤。
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下述表格中也提供了一系列中文移动端模型：
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|模型版本|模型简介|模型大小|检测模型|文本方向分类模型|识别模型|Paddle-Lite版本|
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|---|---|---|---|---|---|---|
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|V2.0|超轻量中文OCR 移动端模型|7.8M|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_opt.nb)|v2.9|
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|V2.0(slim)|超轻量中文OCR 移动端模型|3.3M|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_opt.nb)|[下载地址](https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/lite/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_opt.nb)|v2.9|
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如果直接使用上述表格中的模型进行部署，可略过下述步骤，直接阅读 [2.2节](#2.2与手机联调)。
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如果要部署的模型不在上述表格中，则需要按照如下步骤获得优化后的模型。
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模型优化需要Paddle-Lite的opt可执行文件，可以通过编译Paddle-Lite源码获得，编译步骤如下：
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```
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# 如果准备环境时已经clone了Paddle-Lite，则不用重新clone Paddle-Lite
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git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
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cd Paddle-Lite
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git checkout release/v2.9
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# 启动编译
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./lite/tools/build.sh build_optimize_tool
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```
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编译完成后，opt文件位于`build.opt/lite/api/`下，可通过如下方式查看opt的运行选项和使用方式；
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```
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cd build.opt/lite/api/
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./opt
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```
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|选项|说明|
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|---|---|
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|--model_dir|待优化的PaddlePaddle模型（非combined形式）的路径|
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|--model_file|待优化的PaddlePaddle模型（combined形式）的网络结构文件路径|
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|--param_file|待优化的PaddlePaddle模型（combined形式）的权重文件路径|
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|--optimize_out_type|输出模型类型，目前支持两种类型：protobuf和naive_buffer，其中naive_buffer是一种更轻量级的序列化/反序列化实现。若您需要在mobile端执行模型预测，请将此选项设置为naive_buffer。默认为protobuf|
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|--optimize_out|优化模型的输出路径|
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|--valid_targets|指定模型可执行的backend，默认为arm。目前可支持x86、arm、opencl、npu、xpu，可以同时指定多个backend(以空格分隔)，Model Optimize Tool将会自动选择最佳方式。如果需要支持华为NPU（Kirin 810/990 Soc搭载的达芬奇架构NPU），应当设置为npu, arm|
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|--record_tailoring_info|当使用 根据模型裁剪库文件 功能时，则设置该选项为true，以记录优化后模型含有的kernel和OP信息，默认为false|
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`--model_dir`适用于待优化的模型是非combined方式，PaddleOCR的inference模型是combined方式，即模型结构和模型参数使用单独一个文件存储。
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下面以PaddleOCR的超轻量中文模型为例，介绍使用编译好的opt文件完成inference模型到Paddle-Lite优化模型的转换。
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```
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# 【推荐】 下载PaddleOCR V2.0版本的中英文 inference模型
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wget https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/slim/ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_infer.tar && tar xf ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_infer.tar
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wget https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/slim/ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_infer.tar && tar xf ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_infer.tar
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wget https://paddleocr.bj.bcebos.com/dygraph_v2.0/slim/ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_infer.tar && tar xf ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_infer.tar
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# 转换V2.0检测模型
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./opt --model_file=./ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_infer/inference.pdmodel --param_file=./ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_infer/inference.pdiparams --optimize_out=./ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_opt --valid_targets=arm --optimize_out_type=naive_buffer
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# 转换V2.0识别模型
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./opt --model_file=./ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_infer/inference.pdmodel --param_file=./ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_infer/inference.pdiparams --optimize_out=./ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_opt --valid_targets=arm --optimize_out_type=naive_buffer
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# 转换V2.0方向分类器模型
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./opt --model_file=./ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_infer/inference.pdmodel --param_file=./ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_infer/inference.pdiparams --optimize_out=./ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_opt --valid_targets=arm --optimize_out_type=naive_buffer
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```
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转换成功后，inference模型目录下会多出`.nb`结尾的文件，即是转换成功的模型文件。
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注意：使用paddle-lite部署时，需要使用opt工具优化后的模型。 opt 工具的输入模型是paddle保存的inference模型
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<a name="2.2与手机联调"></a>
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### 2.2 与手机联调
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首先需要进行一些准备工作。
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1. 准备一台arm8的安卓手机，如果编译的预测库和opt文件是armv7，则需要arm7的手机，并修改Makefile中`ARM_ABI = arm7`。
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2. 打开手机的USB调试选项，选择文件传输模式，连接电脑。
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3. 电脑上安装adb工具，用于调试。 adb安装方式如下：
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3.1. MAC电脑安装ADB:
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```
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brew cask install android-platform-tools
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```
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3.2. Linux安装ADB
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```
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sudo apt update
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sudo apt install -y wget adb
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```
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3.3. Window安装ADB
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win上安装需要去谷歌的安卓平台下载adb软件包进行安装：[链接](https://developer.android.com/studio)
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打开终端，手机连接电脑，在终端中输入
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```
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adb devices
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```
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如果有device输出，则表示安装成功。
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```
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List of devices attached
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744be294 device
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```
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4. 准备优化后的模型、预测库文件、测试图像和使用的字典文件。
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```
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git clone https://github.com/PaddlePaddle/PaddleOCR.git
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cd PaddleOCR/deploy/lite/
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# 运行prepare.sh，准备预测库文件、测试图像和使用的字典文件，并放置在预测库中的demo/cxx/ocr文件夹下
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sh prepare.sh /{lite prediction library path}/inference_lite_lib.android.armv8
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# 进入OCR demo的工作目录
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cd /{lite prediction library path}/inference_lite_lib.android.armv8/
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cd demo/cxx/ocr/
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# 将C++预测动态库so文件复制到debug文件夹中
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cp ../../../cxx/lib/libpaddle_light_api_shared.so ./debug/
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```
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准备测试图像，以`PaddleOCR/doc/imgs/11.jpg`为例，将测试的图像复制到`demo/cxx/ocr/debug/`文件夹下。
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准备lite opt工具优化后的模型文件，比如使用`ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_opt.nb，ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_opt.nb, ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_opt.nb`，模型文件放置在`demo/cxx/ocr/debug/`文件夹下。
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执行完成后，ocr文件夹下将有如下文件格式：
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```
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demo/cxx/ocr/
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|-- debug/
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| |--ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_opt.nb 优化后的检测模型文件
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| |--ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_opt.nb 优化后的识别模型文件
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| |--ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_opt.nb 优化后的文字方向分类器模型文件
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| |--11.jpg 待测试图像
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| |--ppocr_keys_v1.txt 中文字典文件
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| |--libpaddle_light_api_shared.so C++预测库文件
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| |--config.txt 超参数配置
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|-- config.txt 超参数配置
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|-- cls_process.cc 方向分类器的预处理和后处理文件
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|-- cls_process.h
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|-- crnn_process.cc 识别模型CRNN的预处理和后处理文件
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|-- crnn_process.h
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|-- db_post_process.cc 检测模型DB的后处理文件
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|-- db_post_process.h
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|-- Makefile 编译文件
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|-- ocr_db_crnn.cc C++预测源文件
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```
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#### 注意：
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1. ppocr_keys_v1.txt是中文字典文件，如果使用的 nb 模型是英文数字或其他语言的模型，需要更换为对应语言的字典。
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PaddleOCR 在ppocr/utils/下存放了多种字典，包括：
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dict/french_dict.txt # 法语字典
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dict/german_dict.txt # 德语字典
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ic15_dict.txt # 英文字典
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dict/japan_dict.txt # 日语字典
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dict/korean_dict.txt # 韩语字典
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ppocr_keys_v1.txt # 中文字典
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...
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```
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2. `config.txt` 包含了检测器、分类器的超参数，如下：
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```
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max_side_len 960 # 输入图像长宽大于960时，等比例缩放图像，使得图像最长边为960
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det_db_thresh 0.3 # 用于过滤DB预测的二值化图像，设置为0.-0.3对结果影响不明显
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det_db_box_thresh 0.5 # DB后处理过滤box的阈值，如果检测存在漏框情况，可酌情减小
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det_db_unclip_ratio 1.6 # 表示文本框的紧致程度，越小则文本框更靠近文本
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use_direction_classify 0 # 是否使用方向分类器，0表示不使用，1表示使用
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```
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5. 启动调试
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上述步骤完成后就可以使用adb将文件push到手机上运行，步骤如下：
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```
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# 执行编译，得到可执行文件ocr_db_crnn, 第一次执行此命令会下载opencv等依赖库，下载完成后，需要再执行一次
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make -j
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# 将编译的可执行文件移动到debug文件夹中
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mv ocr_db_crnn ./debug/
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# 将debug文件夹push到手机上
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adb push debug /data/local/tmp/
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adb shell
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cd /data/local/tmp/debug
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export LD_LIBRARY_PATH=${PWD}:$LD_LIBRARY_PATH
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# 开始使用，ocr_db_crnn可执行文件的使用方式为:
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# ./ocr_db_crnn 检测模型文件 方向分类器模型文件 识别模型文件 测试图像路径 字典文件路径
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./ocr_db_crnn ch_ppocr_mobile_v2.0_det_slim_opt.nb ch_ppocr_mobile_v2.0_rec_slim_opt.nb ch_ppocr_mobile_v2.0_cls_slim_opt.nb ./11.jpg ppocr_keys_v1.txt
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```
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如果对代码做了修改，则需要重新编译并push到手机上。
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运行效果如下：
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<div align="center">
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<img src="imgs/lite_demo.png" width="600">
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</div>
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## FAQ
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Q1：如果想更换模型怎么办，需要重新按照流程走一遍吗？
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A1：如果已经走通了上述步骤，更换模型只需要替换 .nb 模型文件即可，同时要注意更新字典
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Q2：换一个图测试怎么做？
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A2：替换debug下的.jpg测试图像为你想要测试的图像，adb push 到手机上即可
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Q3：如何封装到手机APP中？
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A3：此demo旨在提供能在手机上运行OCR的核心算法部分，PaddleOCR/deploy/android_demo是将这个demo封装到手机app的示例，供参考
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