TensorFlow 2.0 中文手写字识别

本项目实现了基于CNN的中文手写字识别，并且采用标准的tensorflow 2.0 api 来构建！相比对简单的字母手写识别，本项目更能体现模型设计的精巧性和数据增强的熟练操作性，并且最终设计出来的模型可以直接应用于工业场合，比如 票据识别, 手写文本自动扫描 等，相比于百度api接口或者QQ接口等，具有可优化性、免费性、本地性等优点。

Data

在开始之前，先介绍一下本项目所采用的数据信息。我们的数据全部来自于CASIA的开源中文手写字数据集，该数据集分为两部分：

• CASIA-HWDB：离线的HWDB，我们仅仅使用1.0-1.2，这是单字的数据集，2.0-2.2是整张文本的数据集，我们暂时不用，单字里面包含了约7185个汉字以及171个英文字母、数字、标点符号等；
• CASIA-OLHWDB：在线的HWDB，格式一样，包含了约7185个汉字以及171个英文字母、数字、标点符号等，我们不用。

其实你下载1.0的train和test差不多已经够了，可以直接运行 dataset/get_hwdb_1.0_1.1.sh 下载。原始数据下载链接点击这里. 由于原始数据过于复杂，我们自己写了一个数据wrapper方便读取，统一将其转换为类似于Dataframe (Pandas)的格式，这样可以将一个字的特征和label方便的显示，也可以十分方便的将手写字转换为图片，采用CNN进行处理。这是我们展示的效果：

其对应的label为：

['!', '"', '#', '$', '%', '&', '(', ')', '*', '+', ',', '-', '.', '/', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', ':', ';', '<', '=', '>', '?', '@', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', '[', '\\', ']', '^', '`', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '{', '|', '}', '~', '、', '。', '々', '…', '‘', '’', '“', '”']

关于数据的处理部分，从服务器下载到的原始数据是 trn_gnt.zip 解压之后是 gnt.alz， 需要再次解压得到一个包含 gnt文件的文件夹。里面每一个gnt文件都包含了若干个汉字及其标注。直接处理比较麻烦，也不方便抽取出图片再进行操作，虽然转为图片存入文件夹比较直观，但是不适合批量读取和训练, 后面我们统一转为tfrecord进行训练。

更新: 实际上，由于单个汉字图片其实很小，差不多也就最大80x80的大小，这个大小不适合转成图片保存到本地，因此我们将hwdb原始的二进制保存为tfrecord。同时也方便后面训练，可以直接从tfrecord读取图片进行训练。

在我们存储完成的时候大概处理了89万个汉字，总共汉字的空间是3755个汉字。由于我们暂时仅仅使用了1.0，所以还有大概3000个汉字没有加入进来，但是处理是一样。使用本仓库来生成你的tfrecord步骤如下：

• cd dataset && python3 convert_to_tfrecord.py, 请注意我们使用的是tf2.0；
• 你需要修改对应的路径，等待生成完成，大概有89万个example，如果1.0和1.1都用，那估计得double。

Model

关于我们采用的OCR模型的构建，我们大致采用的是比较先进的MobileNetV3架构，同时设计了一个修改的过的MobileNetV3Big的更深网络。主要考虑模型的轻量型和表达能力。最终训练结果表明，我们的模型可以在中文手写字上达到约99.8%的准确率。