在本地 RAG 系统中使用 Marker：高精度 PDF 到 Markdown 的离线开源解决方案（2025 更新）
在本地 RAG（Retrieval-Augmented Generation）系统中，PDF 解析质量是决定最终问答准确率的关键（Garbage In, Garbage Out）。传统工具如 PyPDF2 或规则-based 提取器在处理多栏学术论文、LaTeX 公式、复杂表格时表现极差。
2025 年，Marker（由 VikParuchuri 开发）仍是学术文献 PDF 转 Markdown 的开源 SOTA 方案之一。它结合深度学习布局分析、高精度 OCR（默认 Surya）和公式重建，支持批量处理，输出干净的 Markdown + 结构化 JSON 元数据。相比 Nougat（更慢、专攻 arXiv），Marker 速度更快（4-10x）、泛化更好；相比 MinerU（表格强但配置复杂），Marker 安装更简单、VRAM 占用更低。
本节提供生产级批量 ETL 脚本，将 PDF 目录转换为 LLM 友好的 Markdown（用于 embedding）和 JSON（用于溯源引用）。
一、技术栈架构
Marker 将 PDF 的视觉层重构为语义层：
- 核心引擎：Marker（PyTorch-based）。
- OCR：默认 Surya（文档专用、高精度），可选 ocrmypdf/Tesseract。
- 布局分析：深度模型检测 Header/Footer/Image/Table/Equation/Code。
- 公式处理：自动转为 LaTeX（$$ 块）。
- 表格处理：转为 HTML/Markdown 表格。
- 后处理：启发式拼接阅读顺序、清洗噪音、保留引用。
- 输入：批量 PDF 目录。
- 输出：结构化 Markdown + JSON（块级 bbox、页码、图像）。
- 硬件：NVIDIA GPU（VRAM ≥ 8GB 推荐，RTX 4070+ 可达峰值速度）。
二、环境构建
确保系统安装 CUDA Toolkit（推荐 12.1+）。
# 1. 创建虚拟环境（Python 3.10+） conda create -n pdf_etl python=3.10 conda activate pdf_etl # 2. 安装 PyTorch（根据 CUDA 版本调整） pip install torch torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu121 # 3. 安装 Marker（最新版支持多格式、JSON 输出） pip install marker-pdf # 4. 可选辅助库（进度条、JSON 加速） pip install tqdm ujson首次运行会自动下载模型权重（~3-5GB，到 ~/.cache/huggingface）。
三、生产级批量转换脚本
脚本支持增量处理、错误恢复、显存清理和可选参数。避免简单 for 循环，使用 tqdm 进度监控。
新建文件：pdf_etl_pipeline.py
import os import glob import ujson as json import torch from tqdm import tqdm from marker.models import load_all_models from marker.convert import convert_single_pdf from marker.settings import settings # 可自定义设置 # --- 配置区域 --- INPUT_DIR = "./data/pdfs" # PDF 输入目录 OUTPUT_DIR = "./data/processed" # 输出目录 BATCH_MULTIPLIER = 2 # 显存倍数（RTX 4090 可设 4-8，12GB 卡建议 1-2） MAX_PAGES = None # None=全部，调试时设 10 FORCE_OCR = False # True=强制全 OCR（扫描件） OUTPUT_FORMAT = "markdown" # markdown / json / html / chunks # ---------------- def setup_models(): """加载模型并检测设备""" device = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu" print(f"🚀 运行设备: {device.upper()}") if device == "cpu": print("⚠️ CPU 模式极慢，建议使用 GPU。") # 加载所有模型（布局、OCR、公式等） models = load_all_models() settings.TORCH_DEVICE = device # 强制设备 return models def process_batch(models): """批量 ETL 主流程""" os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True) pdf_files = glob.glob(os.path.join(INPUT_DIR, "*.pdf")) if not pdf_files: print(f"❌ {INPUT_DIR} 中未找到 PDF 文件") return print(f"📂 发现 {len(pdf_files)} 个文件，开始转换...") success = 0 errors = [] for pdf_path in tqdm(pdf_files, desc="转换进度", unit="file"): filename = os.path.basename(pdf_path) doc_id = os.path.splitext(filename)[0] md_path = os.path.join(OUTPUT_DIR, f"{doc_id}.md") json_path = os.path.join(OUTPUT_DIR, f"{doc_id}.json") # 增量跳过 if os.path.exists(md_path) and os.path.exists(json_path): continue try: # 核心转换（返回文本、图像字典、元数据） full_text, images, out_meta = convert_single_pdf( filename=pdf_path, models=models, max_pages=MAX_PAGES, batch_multiplier=BATCH_MULTIPLIER, force_ocr=FORCE_OCR, output_format=OUTPUT_FORMAT # 可单独输出 JSON ) # 保存 Markdown with open(md_path, "w", encoding="utf-8") as f: f.write(full_text) # 保存 JSON 元数据（块级页码、bbox、图像路径） with open(json_path, "w", encoding="utf-8") as f: json.dump(out_meta, f, ensure_ascii=False, indent=2) # 可选：保存提取图像 img_dir = os.path.join(OUTPUT_DIR, doc_id + "_images") if images: os.makedirs(img_dir, exist_ok=True) for img_name, img_obj in images.items(): img_obj.save(os.path.join(img_dir, img_name)) success += 1 except Exception as e: error_msg = f"{filename} 处理失败: {str(e)}" errors.append(error_msg) torch.cuda.empty_cache() # 清理显存防 OOM 连锁 # 总结 print(f"\n✅ 完成！成功: {success}/{len(pdf_files)}") if errors: print(f"⚠️ 失败 ({len(errors)}):") for err in errors: print(f" - {err}") if __name__ == "__main__": if not os.path.exists(INPUT_DIR): os.makedirs(INPUT_DIR) print(f"📁 已创建 {INPUT_DIR}，请放入 PDF 文件") else: models = setup_models() process_batch(models)运行：python pdf_etl_pipeline.py
四、核心优势
- 公式重建：像素公式 → 标准 LaTeX（ .........），LLM 可直接理解数学逻辑。
- 阅读顺序修复：基于 bbox 排序，多栏/复杂布局转为自然单栏流。
- 表格高保真：HTML 表格，保留合并单元格。
- 块级元数据：JSON 包含页码、坐标 → RAG 可实现“引用高亮原文”。
- 速度：单 20 页论文 ~10-30 秒（GPU），批量更快。
五、替代方案与权衡（2025 更新）
| 方案 | 核心技术 | 适用场景 | 劣势 |
|---|---|---|---|
| Marker | Layout + Surya OCR + Heuristics | 通用学术/书籍（首选） | 极端复杂表格偶有丢失 |
| MinerU | VLM (1.2B-2.5B) + PDF-Extract-Kit | 复杂中文/扫描件/表格密集 | 配置复杂、VRAM 高 |
| Nougat | Swin + mBART | 纯 arXiv 公式密集 | 速度慢（1页/10s+）、泛化差 |
| Unstructured | YOLO + rules | 快速多模态提取 | 公式/表格精度低 |
六、下一步：接入向量数据库
转换后，使用 LangChain 切分 + 本地 embedding：
from langchain.text_splitter import MarkdownHeaderTextSplitter headers_to_split_on = [ ("#", "Header 1"), ("##", "Header 2"), ("###", "Header 3"), ] splitter = MarkdownHeaderTextSplitter(headers_to_split_on=headers_to_split_on) with open("./data/processed/paper.md", "r", encoding="utf-8") as f: md_text = f.read() docs = splitter.split_text(md_text) # 附带标题元数据 # 接下来：embedding (bge-m3) → upsert 到 Chroma/Qdrant/MilvusMarker + 此管道，可在本地构建高质量 RAG 知识库
