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光學字元辨識（OCR）將文字影像—掃描、智慧型手機相片、PDF—轉換為機器可讀的字串，並且越來越多地轉換為 結構化資料。現代 OCR 是一個清理影像、尋找文字、讀取它並匯出豐富元數據的流程， 以便下游系統可以搜尋、索引或擷取欄位。兩個廣泛使用的輸出標準是 hOCR，一種用於文字和版面的 HTML 微格式，以及 ALTO XML，一種以圖書館/檔案館為導向的綱要；兩者都保留位置、閱讀順序和其他版面提示，並受到 像 Tesseract這樣的熱門引擎支援。

流程快速導覽

預處理。 OCR 品質始於影像清理：灰階轉換、去噪、 二值化（二值化）和歪斜校正。標準的 OpenCV 教學涵蓋了全域、 自適應 和 Otsu 二值化—適用於光線不均或雙峰直方圖的文件的必備步驟。當頁面內的光線變化時 （想想手機快照），自適應方法通常優於單一全域閾值；Otsu 會透過分析直方圖自動選擇一個閾值。傾斜校正同樣重要：基於霍夫變換的 歪斜校正（霍夫線變換）與 Otsu 二值化結合，是生產預處理流程中常見且有效的方案。

偵測與辨識。 OCR 通常分為文字偵測（文字在哪裡 ？）和文字辨識（它說什麼？）。在自然場景和許多掃描中，完全卷積 偵測器，如 EAST ，可以有效地預測字或行級的四邊形，而無需繁重的提案階段，並且已在 常見的工具套件中實現（例如， OpenCV 的文字偵測教學）。在複雜的頁面（報紙、表格、書籍）上，行/區域的分割和閱讀順序推斷很重要：Kraken 實現了傳統的區域/行分割和神經基準線分割，並明確支援 不同的腳本和方向（LTR/RTL/垂直）。

辨識模型。 經典的開源主力 Tesseract （由 Google 開源，源於 HP）從字元分類器演變為基於 LSTM 的序列 辨識器，可以從 CLI 發出可搜尋的 PDF、 hOCR/ALTO 相容輸出等。現代辨識器依賴於序列模型，而無需預先分割的字元。 連接主義時間分類 (CTC) 仍然是基礎，它學習輸入特徵序列和輸出標籤字串之間的對齊；它廣泛 用於手寫和場景文字流程。

在過去幾年中，Transformer 重塑了 OCR。 TrOCR 使用視覺 Transformer 編碼器和文字 Transformer 解碼器，在大型合成語料庫上進行訓練，然後 在真實資料上進行微調，在印刷、手寫和場景文字基準測試中表現出色（另請參閱 Hugging Face 文件）。與此同時，一些系統繞過 OCR 進行下游理解： Donut（文件理解 Transformer） 是一種無 OCR 的編碼器-解碼器，可直接從文件 影像輸出結構化答案（如鍵值 JSON）（儲存庫， 模型卡），避免了在單獨的 OCR 步驟為 IE 系統提供資料時出現錯誤累積。

引擎和函式庫

如果您想要跨多種腳本的「開箱即用」文字閱讀， EasyOCR 提供了一個包含 80 多種語言模型的簡單 API，可傳回框、文字和可信度—方便用於原型和 非拉丁腳本。對於歷史文獻， Kraken 以基準線分割和腳本感知閱讀順序而著稱；對於靈活的行級訓練， Calamari 建立在 Ocropy 的基礎上（Ocropy），帶有（多）LSTM+CTC 辨識器和用於微調自訂模型的 CLI。

資料集和基準

泛化取決於資料。對於手寫， IAM 手寫資料庫 為訓練和評估提供了不同作者的英文句子；它是 行和字辨識的長期參考集。對於場景文字， COCO-Text 在 MS-COCO 上分層了廣泛的註釋，帶有印刷/手寫、清晰/不清晰、腳本和 完整轉錄的標籤（另請參閱原始 專案頁面）。該領域也嚴重依賴合成預訓練： 野外合成文字 將文字渲染到具有逼真幾何和光線的相片中，為預訓練 偵測器和辨識器提供大量資料（參考 程式碼和資料）。

ICDAR 的穩健閱讀 下的競賽使評估保持務實。最近的任務強調端對端偵測/閱讀，並包括將字 連結成片語，官方程式碼報告 精確率/召回率/F-score、交並比 (IoU) 和字元級編輯距離度量—反映了從業人員應該追蹤的內容。

輸出格式和下游使用

OCR 很少以純文字結尾。檔案館和數位圖書館更喜歡 ALTO XML ，因為它除了內容之外還編碼了實體版面（帶座標的區塊/行/字），並且它與 METS 打包配合得很好。 hOCR 微格式則相反，它使用 ocr_line 和 ocrx_word 等類別將相同的思想嵌入到 HTML/CSS 中，從而可以輕鬆地使用 Web 工具進行顯示、編輯和轉換。Tesseract 兩者都支援—例如， 直接從 CLI 產生 hOCR 或可搜尋的 PDF（PDF 輸出指南）；像 pytesseract 這樣的 Python 包裝函式增加了便利性。當儲存庫具有固定的接收 標準時，存在用於在 hOCR 和 ALTO 之間進行轉換的轉換器—請參閱此精選清單 OCR 檔案格式工具。

實用指南

• 從資料和清潔度開始。 如果您的影像是手機相片或品質參差不齊的掃描件， 請在進行任何模型調整之前投資於二值化（自適應和 Otsu）和歪斜校正（Hough）。您通常會從強大的預處理方案中獲益更多，而不是更換 辨識器。
• 選擇正確的偵測器。 對於具有規則欄的掃描頁面，頁面分割器（區域 → 行）可能就足夠了；對於自然影像，像 EAST 這樣的單次偵測器是強大的基準，可以插入許多工具套件（OpenCV 範例）。
• 選擇與您的文字相符的辨識器。 對於印刷體拉丁文， Tesseract (LSTM/OEM) 堅固而快速；對於多腳本或快速原型， EasyOCR 是高效的；對於手寫或歷史字體，請考慮 Kraken 或 Calamari 並計劃进行微調。如果您需要與文件理解（鍵值擷取、VQA）緊密耦合， 請在您的綱要上評估 TrOCR (OCR) 與 Donut (無 OCR)—Donut 可能會移除整個整合步驟。
• 衡量重要指標。 對於端對端系統，報告偵測 F-score 和辨識 CER/WER（均基於 Levenshtein 編輯距離；請參閱 CTC）；對於版面繁重的任務，請追蹤 IoU/緊密度和字元級歸一化編輯距離，如 ICDAR RRC 評估工具套件中所示。
• 匯出豐富輸出。 首選 hOCR /ALTO （或兩者），以便保留座標和閱讀順序—這對於搜尋結果高亮、表格/欄位 擷取和來源至關重要。Tesseract 的 CLI 和 pytesseract 使其成為一行程式碼即可完成的操作。

展望未來

最強勁的趨勢是融合：偵測、辨識、語言模型，甚至特定於任務的解碼 正在合併到統一的 Transformer 堆疊中。在 大型合成語料庫 上進行預訓練仍然是一個力量倍增器。無 OCR 模型將在目標是結構化輸出 而不是逐字記錄的任何地方積極競爭。也期待混合部署：一個輕量級偵測器加上一個 TrOCR 風格的 辨識器用於長格式文字，以及一個 Donut 風格的模型用於表格和收據。

進一步閱讀和工具

Tesseract (GitHub) · Tesseract 文件 · hOCR 規範 · ALTO 背景 · EAST 偵測器 · OpenCV 文字偵測 · TrOCR · Donut · COCO-Text · SynthText · Kraken · Calamari OCR · ICDAR RRC · pytesseract · IAM 手寫 · OCR 檔案格式工具 · EasyOCR