Nougat: Neural Optical Understanding for Academic Documents

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Nougat是一种视觉转换器模型,专注于学术文献的光学字符识别,将PDF转换为标记语言。它在科学文献数据集上表现出色,尽管存在局限性,如非拉丁文字处理和重复问题。未来工作将解决这些问题,提高模型的一致性和效率。

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本文是LLM系列文章,针对《Nougat: Neural Optical Understanding for Academic Documents》的翻译。

摘要

科学知识主要以PDF的形式存储在书籍和科学期刊中。然而,PDF格式会导致语义信息的丢失,尤其是数学表达式。我们提出了Nougat(学术文献的神经光学理解),这是一个视觉转换器模型,它执行光学字符识别(OCR)任务,将科学文献处理成标记语言,并在新的科学文献数据集上证明了我们的模型的有效性。所提出的方法通过弥合人类可读文件和机器可读文本之间的差距,为在数字时代提高科学知识的可及性提供了一个有希望的解决方案。我们发布了模型和代码,以加速未来科学文本识别的工作。

1 引言

2 相关工作

3 模型

4 数据集

5 结果与验证

5.5 局限性与未来工作

实用
新型的实用性受到许多因素的限制。首先,第5.4节中概述的重复问题。该模型是在研究论文上训练的,这意味着它在具有类似结构的文档上尤其有效。但是,它仍然可以准

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### Transformer 模型在光学字符识别中的实现与应用 Transformer 是一种强大的神经网络架构,最初被设计用于自然语言处理任务。然而,随着其灵活性和高效性的展现,它逐渐扩展到了其他领域,包括计算机视觉和光学字符识别(OCR)。以下是关于如何利用 Transformer 实现 OCR 的具体方法及其应用场景。 #### 1. 基于 Vision Transformer (ViT) 的 OCR 方法 Vision Transformer 将图像划分为固定大小的 patches 并将其作为输入序列传递给 Transformer 编码器[^1]。这种方法可以有效捕获全局上下文信息,在 OCR 场景下尤其重要,因为文字通常具有复杂的布局结构以及语义关联。例如,Meta 开发的 Nougat 使用 ViT 来提取学术文档中的文本特征,并通过多模态编码器解码器架构完成从扫描图片到标记语言的转换过程。 ```python import torch from transformers import AutoTokenizer, AutoModelForSeq2SeqLM tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained("facebook/nougat-base") model = AutoModelForSeq2SeqLM.from_pretrained("facebook/nougat-base") def ocr_with_nougat(image_path): inputs = tokenizer(images=image_path, return_tensors="pt") outputs = model.generate(**inputs) text = tokenizer.batch_decode(outputs, skip_special_tokens=True)[0] return text ``` 上述代码展示了如何加载预训练好的 Nougat 模型来执行 OCR 任务。该模型能够直接将 PDF 或者扫描版科学文章转译成 HTML/CSS 结构化的文本形式。 #### 2. 序列建模能力提升 OCR 性能 传统的 CNN-RNN 架构虽然也能很好地解决一些简单的 OCR 问题,但在面对更复杂的情况时可能会遇到瓶颈。而 Transformer 利用了自注意力机制(self-attention mechanism),使得它可以更好地捕捉长距离依赖关系,这对于理解跨行或多方向排列的文字至关重要[^2]。 #### 3. 后处理优化——图像融合技术辅助结果改进 为了进一步提高最终输出的质量,还可以引入图像编辑技巧如 Poisson 图像合成来进行后处理操作。这一步骤可以帮助平滑边界区域或者调整颜色分布以使生成的内容更加真实可信[^3]。 --- ###
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