第107天: Python 解析 PDF

2020/01/02

by 極光

上次给大家介绍了 Python 如何操作 Word 和 Excel ,而今天想为大家再介绍下,用 Python 如何解析 PDF ,PDF 格式不像前面两个那么规范,从它的表现来看,它更像是一张图片,在一张白纸上把内容摆放在固定的位置上,没有逻辑结构。不过还是那句话,可以先了解下都能实现什么功能,以备不时之需。

正是因为 PDF 没有统一的规范,也没有逻辑结构,比如句子或段落,并且不能自适应页面大小的调整。今天要介绍的 PDFMiner 尝试通过猜测它们的布局来重建它们的结构,但是并不能保证一定能识别成功,尤其是对图片和表格的识别处理会差一些。

安装 PDFMiner

解析 PDF 需要用到 pdfminer 库,目前最新版本只支持 Python3.6 及以上 ,执行如下安装命令:

$ pip3 install pdfminer

################# 运行结果 ################
Collecting pdfminer
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/71/a3/155c5cde5f9c0b1069043b2946a93f54a41fd72cc19c6c100f6f2f5bdc15/pdfminer-20191125.tar.gz (4.2MB)
     |████████████████████████████████| 4.2MB 2.8MB/s 
Collecting pycryptodome (from pdfminer)
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/cc/a6/f7e09ad45296eff20bd1db5aa14b1c9ea06826dd68eb2a7a27572c71d581/pycryptodome-3.9.4-cp37-cp37m-macosx_10_6_intel.whl (10.1MB)
     |████████████████████████████████| 10.1MB 1.6MB/s 
Building wheels for collected packages: pdfminer
  Building wheel for pdfminer (setup.py) ... done
  Stored in directory: /Users/mjg/Library/Caches/pip/wheels/e1/00/af/720a55d74ba3615bb4709a3ded6dd71dc5370a586a0ff6f326
Successfully built pdfminer
Installing collected packages: pycryptodome, pdfminer
Successfully installed pdfminer-20191125 pycryptodome-3.9.4

OK,如果提示以上信息则安装成功。

解析概述

由于PDF文件有如此大和复杂的结构,完整解析 PDF 文件很费时费力的。因此 PDFMiner 采用了一个懒惰分析的策略,就是只分析你所需要的部分。换句话就是说,根据你自己的需要只解释出你要的那部分就可以了。这里有两个核心类是必须的 PDFParserPDFDocument,除了这两个模块还有以下几个模块来配合使用。

模块名 说明
PDFParser 从文件中获取数据
PDFDocument 存储文档数据结构到内存中
PDFPageInterpreter 解析page内容
PDFDevice 把解析到的内容转化为你需要的东西
PDFResourceManager 存储共享资源,例如字体或图片等

下面这个图表示了 PDFMiner 各模块之间的关系,让我们能有个基本的认识:

基本用法

首先我准备了一个 pdf 格式的文档,内容基本如下图这样:

下面这段代码给出了 PDFMiner 解析 PDF 文档的基本方法,首先打开 pdf 文件,创建解析对象,存储文档结构,创建资源管理对象以及共享资源,然后再创建 device 对象,最后再创建文档解析对象,并处理文档中的每一页。是不是看起来很复杂,不过确实也挺麻烦,还是让我们直接看代码吧。

# pdf_1.py

# 导入库
from pdfminer.pdfparser import PDFParser
from pdfminer.pdfdocument import PDFDocument
from pdfminer.pdfpage import PDFPage
from pdfminer.pdfpage import PDFTextExtractionNotAllowed
from pdfminer.pdfinterp import PDFResourceManager
from pdfminer.pdfinterp import PDFPageInterpreter
from pdfminer.pdfdevice import PDFDevice
from pdfminer.layout import LAParams
from pdfminer.converter import PDFPageAggregator

# 设置文档密码
password = ''

#打开pdf文件
fp = open('pdfminer.pdf','rb')

#从文件句柄创建一个pdf解析对象
parser = PDFParser(fp)

#创建pdf文档对象,存储文档结构
document = PDFDocument(parser,password)

#创建一个pdf资源管理对象,存储共享资源
rsrcmgr = PDFResourceManager()

#创建一个device对象
device = PDFDevice(rsrcmgr)

#创建一个解释对象
interpreter = PDFPageInterpreter(rsrcmgr, device)

#处理包含在文档中的每一页
for page in PDFPage.create_pages(document):
    interpreter.process_page(page)

这样就完成了将页面对象加载的操作,下面通过命令 python pdf_1.py 运行程序,没有报错就说明页面信息已经成功加载至内存,然后我们就得想办法分别解析各类型信息,那都有哪些类型的对象呢?

解析对象

布局分析器把 pdf 文档中每一页返回为一个 LTPage 对象. 该对象包含该页面中的所有子对象,它们之间的关系大概如下图所示:

接下来我再列出一个表格具体说明下各对象:

对象名 对象说明 备注
LTPage 代表一个完整的页面,可以包含子对象 例如:LTTextBox,LTFigure,LTImage,LTRect,LTCurve和LTLine
LTTextBox 它包含 LTTextLine 对象的列表,代表一组被包含在矩形区域中的文本 注意:该box是根据几何学分析得到的,并不一定准确地表现为该文本的逻辑范围,get_text()方法可以返回文本内容
LTTextLine 包含一个LTChar对象的列表,表现为单行文本 字符表现为一行或一列,取决于文本书写方式,get_text()方法返回文本内容
LTChar 表示一个在文本中的真实的字母,作为一个unicode字符串 LTChar 对象有真实的分隔符
LTAnno 表示一个在文本中的真实的字母,作为一个unicode字符串 LTAnno 对象没有,是虚拟分隔符,按照两个字符之间的关系,布局分析器插入虚拟分隔符
LTFigure 表示一个被 PDF Form 对象使用的区域 pdf form适用于目前的图表(present figures)或者页面中植入的另一个pdf文档图片,LTFigure对象可以递归
LTImage 表示一个图形对象,可以是JPEG或者其他格式 但 PDFMiner 目前没有花太多精力在图形对象上
LTLine 表示一根直线 用来分割文本或图表(figures)
LTRect 表示一个矩形 用来框住别的图片或者图表
LTCurve 代表一个贝塞尔曲线  

好了,了解以上对象都表示什么以后,现在我们写一段代码解析一个 pdf 并打印出来所解析的内容。

# pdf_2.py

# 导入库
from pdfminer.pdfparser import PDFParser
from pdfminer.pdfdocument import PDFDocument
from pdfminer.pdfpage import PDFPage
from pdfminer.pdfpage import PDFTextExtractionNotAllowed
from pdfminer.pdfinterp import PDFResourceManager
from pdfminer.pdfinterp import PDFPageInterpreter
from pdfminer.pdfdevice import PDFDevice
from pdfminer.layout import *
from pdfminer.converter import PDFPageAggregator

# 提供初始密码
password = ''
# 没有密码可以初始密码
# document.initialize()

#打开pdf文件
fp = open('pdfminer.pdf','rb')

#从文件句柄创建一个pdf解析对象
parser = PDFParser(fp)

#创建pdf文档对象,存储文档结构
document = PDFDocument(parser, password)

#创建一个pdf资源管理对象,存储共享资源
rsrcmgr = PDFResourceManager()

laparams = LAParams()

#创建一个device对象
device = PDFPageAggregator(rsrcmgr, laparams=laparams)

#创建一个解释对象
interpreter = PDFPageInterpreter(rsrcmgr, device)

#处理包含在文档中的每一页
for page in PDFPage.create_pages(document):
    interpreter.process_page(page)
    layout = device.get_result()
    for x in layout:
        # 获取文本对象
        if isinstance(x, LTTextBox):
            print(x.get_text().strip())
        # 获取图片对象
        if isinstance(x,LTImage):
            print('这里获取到一张图片')
        # 获取 figure 对象
        if isinstance(x,LTFigure):
            print('这里获取到一个 figure 对象')

OK,这次我们把 pdf 文件加载到内存后,循环加载到每个页面对象,并遍历各个对象,使用 isinstance 方法判断对象的类型,将文本对象时直接打印出来,当为其他对象时打印一个字符串,返回结果如下图:

可以看出 PDFMiner 对文本的解析还是不错的,不过对图片的解析,正如官方文档所说,识别并不是很准确,这里将图片识别为了 figure 对象。另外对于表格的支持也不够好,虽然能读取出来表格内容,但完全看不出表格的样式来,后期还需要进一步处理。

总结

本文为大家介绍了 Python 中如何解析 PDF 文档,由于 PDF 并没有规范的格式,解析起来会比较复杂。当然除了 PDFMiner ,还有很多处理 pdf 的工具,各有优缺点,今天算是带大家入个门,就以 PDFMiner 为例做了一个简单介绍,如果想了解更多请参考文末官网介绍。

参考

python-pdfminer 官网:https://euske.github.io/pdfminer/

Python PDF Parser:https://github.com/euske/pdfminer

示例代码:https://github.com/JustDoPython/python-100-day


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