Team sOcCeR's formular recognizer(OCR)

목차

• 수식 인식기 프로젝트 소개
• Environment
  • Hardware
  • Software
  • Dependencies
• Usage
• Issue
• File Structure
• Models
  • ASTER
  • SATRN
  • ViT
• Contributors
• Reference
  • Papers

프로젝트 기간

• 2021년 05월 24일 ~ 06월 15일(4 weeks)

프로젝트 overview

All of what we experiments

Flow of what we applied

More Details

자세한 실험과정과 추가적인 내용들은 Project Details를 확인해주세요

수식 인식기 프로젝트 소개

• 수식인식기 프로젝트 는 수식이 적혀있는 이미지를 LaTex표현으로 바꾸는 Image to text 테스크 입니다.
• 수식이 적혀있는 손글씨 5만장, 인쇄물 5만장의 데이터로 학습을 진행하고 1만2천장의 수식 이미지를 LaTex로 변환하는 과제입니다.

평가 방법

• 0.9 * 문장 단위 정확도 + 0.1*(1 - 단어 오류율)
• 문장 단위 정확도(Sentence Accuracy)(%): 정답과 정확하게 일치하는 문장 갯수 / 전체 문장 갯수

Environment

Hardware

• CPU: Xeon Gold 5120
• GPU: Tesla V100 32GB
• Mem: > 90GB
• Data is stored in remote server storage.

Software

• System: Ubuntu 18.04.4 LTS with Linux 4.4.0-210-generic kernel.
• Python: 3.7 distributed by Anaconda.
• CUDA: 10.1
• Pytorch: 1.4.0

Dependencies

• scikit_image==0.14.1
• opencv_python==3.4.4.19
• tqdm==4.28.1
• torch==1.4.0
• scipy==1.2.0
• numpy==1.15.4
• torchvision==0.2.1
• Pillow==8.1.1
• tensorboardX==1.5
• editdistance==0.5.3

$ pip install -r requirements.txt

Usage

Attention, SATRN

$ python train.py --c {your_model}.yaml

Vit

$ python train_ViT.py

Swin

$ python train_swin.py

Dataset

학습이미지 예시:

Ground Truth:
x = \frac { - b \pm \sqrt { b ^ 2 - 4 a c } } { 2 a } \ { \text { when } } \ {a x ^ 2 + b x + c = 0}

File Structure

p4-fr-hatting-day/code/
│
├── configs
│    ├── Attention.yaml
│    ├── ...
│    └── EFFICIENT_SATRNv6.yaml
├── datatools
│    ├── extract_tokens.py
│    ├── parse_upstage.py
│    └── train_test_split.py
├── network
│    ├── Attention.py
│    ├── EFFICIENT_SATRN.py
│    ├── SATRN_extension.py
│    ├── ...
│    └── swin.py
├── submit
├── checkpoint.py
├── dataset.py
├── dataset_ViT.py
├── dataset_Swin.py
├── floags.py
├── inference.py
├── inference_ensemble.py
├── metrics.py
├── requirements.txt
├── requirements_2.txt
├── scheduler.py
├── submission.txt
├── train.py
├── train_ViT.py
├── train_swin.py
└── utils.py
p4-fr-hatting-day/pytorch-CycleGAN-and-pix2pix/
├── CycleGAN.ipynb # for tutorial
├── ...
└── cleaning_GAN.ipynb # for data cleansing

Models

ASTER

• CNN과 LSTM으로 구성된 Encoder와 Encoder output과 전 LSTM의 hidden state를 Attention하는 모델입니다.
• Scene text recognition의 기초 모델입니다.
• BLSTM의 hidden state를 더하여 디코더로 넘겨주었습니다.
• CNN backbone: EfficientNet V2

SATRN

• ASTER와 마찬가지로 Encoder, Decoder로 구성된 모델입니다.
• 이미지의 수평, 수직정보의 중요도를 학습하는 A2DPE, 문자 주변 공간정보를 학습하는 Locality-aware feedforward가 특징인 모델입니다.
• Multi head attention 진행시 Residual attention을 적용하여 성능 개선
• Weight initialize는 RealFormer논문을 참고하였습니다.
• CNN backbone: ResnetRS152, EfficientNet v2를 사용하였습니다.

ViT

• 이미지를 patch로 나누어 하나의 시퀀스로 transformer를 통해 학습하는 모델입니다.
• An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (https://arxiv.org/abs/2010.11929)

Swin

• 위 ViT의 Patch Partition 과정은 동일하며 Shifted Window개념이 확장되어 성능향상이 이루어진 모델입니다.
• Swin Transformer: Hierarchical Vision Transformer using Shifted Windows (https://arxiv.org/abs/2103.14030)

Data cleaning with GAN

How to use

• Train & Test : cleaning_GAN.ipynb
• Tutorial : CycleGAN.ipynb

Sample Results

• Left : GAN output(Fake) / Right : Origin Image(Real)
  

Contributors

• 이동빈 (Dongbin-Lee-git)
• 이근재 (GJ Lee)
• 이정환 (JeonghwanLee1)
• 조영민 (joqjoq966)
• 김수호 (Sooho-Kim)
• 신문종 (moon-jong)

Reference

Papers

• On Recognizing Texts of Arbitrary Shapes with 2D Self-Attention
• ASTER: An Attentional Scene Text Recognizer with Flexible Rectification
• RealFormer: Transformer Likes Residual Attention
• An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale
• EfficientNetV2: Smaller Models and Faster Training
• ReZero is All You Need: Fast Convergence at Large Depth
• Repulsive Attention:Rethinking Multi-head Attention as Bayesian Inference
• Revisiting ResNets: Improved Training and Scaling Strategies
• Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks
• Contrastive Learning for Unpaired Image-to-Image Translation
• High-Performance Large-Scale Image Recognition Without Normalization
• Attention Is All You Need
• Swin Transformer: Hierarchical Vision Transformer using Shifted Windows
• GTC: Guided Training of CTC Towards Efficient and Accurate Scene Text Recognition

Supported Data

• Aida
• CHROME
• IM2LATEX
• Upstage