MinerU医疗文献提取：图表与参考文献分离方案

1. 引言

1.1 医疗文献处理的挑战

在医学研究和临床实践中，大量知识以PDF格式的学术论文、病历报告和指南文档形式存在。这些文档通常包含复杂的排版结构：多栏布局、嵌套表格、高分辨率图像、数学公式以及密集的参考文献列表。传统文本提取工具（如pdftotext或PyPDF2）难以准确识别语义区块，尤其在处理“图表+说明文字+引用关系”时极易混淆内容边界。

例如，在一篇放射学论文中，“图3：肺癌CT影像特征”可能紧邻一段描述性文字，并在段落末尾标注“[7]”，而该编号对应文末第7条参考文献。若不进行结构化解析，直接提取将导致图表说明与参考文献混杂，严重影响后续的信息检索、知识图谱构建或大模型训练数据质量。

1.2 MinerU的技术定位

MinerU是由OpenDataLab推出的视觉多模态PDF解析框架，其核心版本MinerU 2.5-1.2B结合了深度学习OCR、版面分析（Layout Analysis）与结构化重建能力，能够精准识别PDF中的文本块、表格、图片及其层级关系。特别地，该模型针对科研文献场景进行了优化，在LaTeX公式还原、跨页表格拼接和参考文献独立提取方面表现突出。

本技术博客聚焦于如何利用MinerU实现医疗文献中图表与参考文献的有效分离，提供可复用的工程实践路径。

2. 系统环境与镜像配置

2.1 预置镜像优势

本文所使用的MinerU 2.5-1.2B深度学习PDF提取镜像已预装以下关键组件：

Python 3.10（Conda环境自动激活）
核心库：magic-pdf[full],mineru
主模型权重：MinerU2.5-2509-1.2B
辅助模型：PDF-Extract-Kit-1.0（用于增强OCR与表格识别）
图像依赖库：libgl1,libglib2.0-0等
GPU支持：CUDA驱动已配置，支持NVIDIA显卡加速

此镜像实现了真正的“开箱即用”，用户无需手动下载模型或解决依赖冲突，极大降低了部署门槛。

2.2 模型路径与配置文件

所有模型权重存放于/root/MinerU2.5/models目录下。系统默认读取位于/root/路径下的magic-pdf.json配置文件，其关键参数如下：

{ "models-dir": "/root/MinerU2.5/models", "device-mode": "cuda", "table-config": { "model": "structeqtable", "enable": true } }

其中：

"device-mode"控制运行设备，建议8GB以上显存使用cuda，否则切换为cpu
"table-config"启用结构化表格识别模型，提升复杂表格还原精度

3. 图表与参考文献分离的技术实现

3.1 分离逻辑设计原则

要实现图表与参考文献的清晰分离，需从三个维度入手：

空间位置分析：判断图表与其下方说明文字是否构成一个语义单元
引用模式识别：检测文本中是否存在[n]或(Author, Year)类型的引用标记
上下文语义分割：区分正文描述、图注（caption）、参考文献条目三类内容

MinerU通过多阶段推理完成上述任务，具体流程如下：

多阶段解析流程

原始PDF输入
页面图像生成与OCR
版面元素检测（文本块、标题、图片、表格）
元素聚类与区域划分
引用编号识别与链接建立
输出结构化JSON + Markdown

最终输出不仅包含纯文本内容，还保留了每个元素的位置坐标、类型标签及父子关系树。

3.2 实践操作步骤

进入镜像后，默认工作路径为/root/workspace。请按以下步骤执行测试：

步骤1：切换至MinerU主目录

cd .. cd MinerU2.5

步骤2：执行文档提取命令

系统已内置示例文件test.pdf，运行以下指令开始解析：

mineru -p test.pdf -o ./output --task doc

参数说明：

-p: 输入PDF路径
-o: 输出目录
--task doc: 使用完整文档解析模式（含图表、公式、参考文献）

步骤3：查看输出结果

解析完成后，./output目录将生成以下内容：

content.json：结构化元数据，包含所有元素的类型、位置、层级
content.md：转换后的Markdown文件
figures/：提取出的所有图像文件（按顺序命名）
tables/：单独保存的表格图片
formulas/：LaTeX公式识别结果

3.3 关键输出结构解析

content.json 中的关键字段

{ "type": "figure", "bbox": [100, 200, 500, 350], "text": "Figure 3. CT scan showing ground-glass opacities in the right upper lobe.", "ref_ids": ["7"], "children": [ { "type": "image", "path": "figures/fig_3.png" } ] }

在此结构中：

"type"明确标识为figure
"text"为图注内容
"ref_ids"记录引用的参考文献ID
"children"存储关联图像资源

这使得我们可以编写脚本，自动将图注与正文中的引用[7]建立映射关系，并选择是否将其保留在正文中或移入附录。

3.4 自定义后处理脚本实现分离

以下Python脚本展示如何基于content.json实现图表与参考文献的物理分离：

import json from pathlib import Path def separate_figures_and_references(json_path, md_output="separated.md"): with open(json_path, 'r', encoding='utf-8') as f: data = json.load(f) markdown_lines = [] figure_captions = [] ref_mapping = {} # 第一步：提取参考文献映射 for item in data: if item["type"] == "reference": ref_id = item.get("id") ref_text = item.get("text", "").strip() if ref_id and ref_text: ref_mapping[str(ref_id)] = ref_text # 第二步：遍历内容，分离图注与引用 for item in data: if item["type"] == "text": text = item["text"].strip() # 检查是否包含引用标记 if "[" in text and "]" in text: import re refs = re.findall(r"\[(\d+)\]", text) for ref in refs: if ref in ref_mapping: text = text.replace(f"[{ref}]", f"<sup>[{ref}]</sup>") markdown_lines.append(text) elif item["type"] == "figure": caption = item["text"].strip() figure_captions.append(f"**{caption}** {{#{item.get('id', '')}}}") # 不将图注加入正文 continue elif item["type"] == "table": caption = item["text"].strip() figure_captions.append(f"*Table:* {caption}") # 写入分离后的Markdown with open(md_output, 'w', encoding='utf-8') as f: f.write("# Extracted Content\n\n") f.write("\n\n".join(markdown_lines)) f.write("\n\n---\n\n") f.write("## Figures & Tables Captions\n\n") f.write("\n".join(f"- {cap}" for cap in figure_captions)) f.write("\n\n## References\n\n") for rid, rtext in sorted(ref_mapping.items()): f.write(f"[{rid}] {rtext}\n") print(f"Separation completed. Output saved to {md_output}") # 调用函数 separate_figures_and_references("./output/content.json")

核心功能说明：
将图注集中归入“Figures & Tables Captions”章节
正文中仅保留带<sup>标签的引用编号
参考文献统一列于文末
支持HTML渲染环境下的锚点跳转

4. 性能优化与常见问题应对

4.1 显存不足处理策略

尽管默认启用GPU加速（device-mode: cuda），但在处理超过50页的大型综述文献时仍可能出现OOM错误。建议采取以下措施：

临时切换至CPU模式
修改magic-pdf.json：
```
"device-mode": "cpu"
```
虽然速度下降约3–5倍，但可稳定处理大文件。
分页处理长文档
使用外部工具先拆分PDF：
```
pdftk input.pdf burst
```
然后逐页调用MinerU，最后合并结果。

降低图像分辨率预处理
对扫描类PDF，可用Ghostscript压缩：

gs -sDEVICE=pdfwrite -dCompatibilityLevel=1.4 -dPDFSETTINGS=/screen \ -dNOPAUSE -dQUIET -dBATCH -sOutputFile=compressed.pdf input.pdf

4.2 公式识别异常排查

少数情况下会出现LaTeX公式乱码，主要原因包括：

PDF源文件分辨率过低（<150dpi）
字体缺失导致OCR误判
数学符号被错误分类为普通文本

解决方案：

确保输入PDF清晰，优先使用原生电子版而非扫描件
检查/root/.cache/latex_ocr/是否成功加载模型
手动校正时可在输出Markdown中替换为MathJax语法：
```
$$ \int_{0}^{\infty} e^{-x^2} dx = \frac{\sqrt{\pi}}{2} $$
```