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word-latex-word

★ 34 Open GitHub ↗

将word进行latex模板编译再输出编译好的PDF格式以及编译好的word文件用于再次后续更改以及后续的输入，实现word格式的自动排版

// repository documentation

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# Academic Paper Format Converter (Word ↔ LaTeX)

Word ↔ LaTeX 双向无损转换工具，支持学术论文的完整格式还原。工具会从 Word 提取正文、公式、图片、表格和引用，适配目标期刊 LaTeX 模板，编译 PDF，并可再转换为可编辑 Word 文档。

## 前置要求（必读）

### Word 输入文档要求

1. **参考文献标注方式**（二选一）：
   - **红色数字标注**：引用位置用红色数字标记，例如 `(1)`、`[1]`。
   - **超链接引用**：已使用 Word 插入 → 交叉引用/超链接功能链接到参考文献列表。
   - 两种方式均支持自动提取并还原为 LaTeX `\cite{}` / `\citep{}` / `\citet{}` 命令。

2. **图例/表例格式**：
   - 图例（Figure caption）和表例（Table caption）的**字号必须比正文小**。
   - 系统通过字号差异自动识别 caption，例如正文 12pt，caption 9-10pt。
   - 无需手动标记，系统自动检测。

3. **BibTeX 文件**（必须）：
   - 需要自行提供 `.bib` 格式的参考文献数据库。
   - 文件中的 key 需要与 Word 中引用的作者-年份或引用识别结果对应。
   - 例：`@article{zhang2020, author={Zhang, ...}, ...}`。

4. **高清论文图片**（可选）：
   - 如提供原始高清图片目录，系统会自动匹配并替换 Word 中压缩的图片。
   - 支持 JPEG/PNG 格式。
   - 如不提供，将使用 Word 文档内嵌的图片。

5. **Word 文档结构建议**：
   - 使用 Word 标题样式（标题1/2/3）标记章节层级。
   - 表格使用标准 Word 表格，合并单元格、跨行跨列均支持。
   - 公式使用 Word 公式编辑器（OMML）输入。

### 期刊模板目录

需要提供期刊的 LaTeX 模板文件，目录中应包含：

- `.cls` 文件（文档类，如 `copernicus.cls`、`elsarticle.cls`、`nsr.cls`）
- `.cfg` / `.sty` 文件（配置文件或模板宏包）
- `.bst` 文件（参考文献样式，如 `copernicus.bst`）
- `template.tex` 或期刊示例 `.tex`（用于提取格式规范）

**模板配置模式**：部分期刊模板（如 Copernicus）在 `.cls` 中定义了多种排版配置，系统会自动从模板中提取所有可用模式。

| 模式 | 说明 | 适用场景 |
|------|------|---------|
| `manuscript`（默认） | 经典稿件格式，通常单栏、宽边距 | 投稿、审稿 |
| `final` | 出版终稿格式，通常双栏、窄边距 | 校对、最终版 |
| `discussions` | 讨论版格式 | 预印本、同行讨论 |

默认使用 `manuscript`。`--config-mode` 映射到 LaTeX 的 `\documentclass[mode]{journal}` 选项：
- `manuscript` → `\documentclass[manuscript]{copernicus}`
- `final` → `\documentclass[final]{copernicus}`
- `discussions` → `\documentclass[discussions]{copernicus}`

```bash
python orchestrator.py input.docx template/ references.bib copernicus output/ --config-mode final
```

系统会根据所选模式自动提取对应的页面尺寸、字体大小、边距、分栏等参数，无需手动配置。

### 软件环境

#### 核心依赖

| 依赖 | 版本要求 | 用途 |
|------|---------|------|
| Python | ≥ 3.10 | 运行环境 |
| Pandoc | ≥ 3.0 | LaTeX → Word 基础转换 |
| **TeX Live full** | 2022+ | 编译 PDF（**强烈推荐**，包含所有宏包）|
| **或 MiKTeX** | 最新版 | 备选（自动补装缺失宏包）|
| TinyTeX | ❌ 不推荐 | R 用户精简版（< 100MB），按需安装，缺关键宏包 |
| BibTeX | 随 TeX 发行版 | 生成 `.bbl` 参考文献 |

#### Python 包

| 包 | 版本要求 | 用途 |
|-----|---------|------|
| python-docx | ≥ 0.8 | Word 文件读写 |
| lxml | ≥ 4.9 | XML 解析 |
| Pillow | 推荐安装 | 图片处理 |
| PyMuPDF | 推荐安装 | PDF 位置辅助分析 |
| pytest | 仅开发 | 跑测试套件（用户不需安装）|

#### 系统字体

| 字体 | 用途 | 安装 |
|------|------|------|
| Times New Roman | 英文正文字体 | Windows/macOS 预装，Linux 需 `apt install ttf-mscorefonts-installer` |
| SimSun（宋体） | 中文正文字体 | Windows 预装，macOS/Linux 需自行安装 |

⚠️ **TinyTeX 不兼容**：TinyTeX 是 R 语言用户的精简 LaTeX 发行版（< 100MB），按需安装宏包。但期刊模板（如 copernicus、elsarticle）常需要 20+ 宏包，TinyTeX 经常缺少 `fontawesome5` 等关键宏包，导致 LaTeX 编译失败但只生成 .tex 中间产物（没有 PDF、Word）。**生产环境请使用 TeX Live 完整方案或 MiKTeX**。

安装 Python 依赖：

```bash
pip install python-docx lxml pillow pymupdf
```

> `pytest` 仅开发时需要（运行测试套件），用户不安装也可。

如果 Pandoc 由 WinGet 安装且 Python 无法调用，可额外安装普通版 Pandoc，或设置环境变量 `PANDOC_EXE` 指向 `pandoc.exe`。

#### 必备 LaTeX 宏包

不同期刊模板依赖不同的宏包。**建议预装以下核心宏包**以避免中途失败：

| 宏包 | 用途 | 安装命令（TeX Live） |
|------|------|---------------------|
| `fontawesome5` | 期刊图标（copernicus/elsarticle 必需）| `tlmgr install fontawesome5` |
| `lineno` | 行号（manuscript 模式默认开启）| `tlmgr install lineno` |
| `mathtime` / `hvmath` | 数学字体 | `tlmgr install mathtime hvmath` |
| `algorithmic` / `algorithm` | 算法环境 | `tlmgr install algorithmic algorithm` |
| `listings` | 代码列表 | `tlmgr install listings` |
| `multirow` / `booktabs` / `tabularx` | 表格增强 | `tlmgr install multirow booktabs tabularx` |
| `subfigure` / `subfig` | 子图 | `tlmgr install subfigure subfig` |
| `hyperref` / `xurl` / `breakurl` | 超链接 / 长URL换行 | `tlmgr install hyperref xurl breakurl` |
| `fontspec` / `unicode-math` | system font（lualatex 必需）| `tlmgr install fontspec unicode-math` |
| `amsmath` / `amssymb` / `amsthm` | 数学符号 | `tlmgr install amsmath amssymb amsthm` |
| `soul` / `ulem` / `placeins` | 文本修饰 | `tlmgr install soul ulem placeins` |

**一键安装**（推荐）：

```bash
# TeX Live 完整方案（约 8GB，包含全部宏包，最稳定）
sudo apt install texlive-full   # Linux
# 或从 https://tug.org/texlive/ 下载完整 ISO

# MiKTeX（Windows 推荐，首次使用会自动安装缺失宏包）
# 下载：https://miktex.org/download

# 验证关键宏包已安装
kpsewhich fontawesome5.sty      # 应返回文件路径
kpsewhich lineno.sty
kpsewhich fontspec.sty
```

#### 环境健康检查

执行转换前，建议先运行环境检查：

```bash
python orchestrator.py --check-env
```

预期输出（示例：基于 TeX Live 2022+ 的预期输出）：

```
[Environment Check]
  Python:     3.12.7 ✓
  pandoc:     3.9.0.2 ✓
  xelatex:    TeX Live 2022+ ✓
  lualatex:   TeX Live 2022+ ✓
  pdflatex:   TeX Live 2022+ ✓
  bibtex:     0.99e ✓

LaTeX packages (copernicus):
    fontawesome5: ✓ /usr/local/texlive/.../fontawesome5.sty
    lineno:       ✓
    mathtime:     ✓
    ...
  All required packages found ✓
```

> 注：检查的宏包列表根据 `--config-mode` 和 `journal` 参数自动调整。例如 `elsarticle` 模板会检查 `elsarticle` 必备的宏包。

失败时会列出所有缺失项和修复命令：

```
[Environment Check] FAILED
  Missing: fontawesome5
  Fix:     tlmgr install fontawesome5
  Missing: lineno
  Fix:     tlmgr install lineno
```

## 故障排查（FAQ）

> **通用诊断命令**：遇到任何 LaTeX 错误时，先执行：
> ```bash
> cat output/*_full.log | grep -A 5 "^!"
> ```
> 这会输出 `! LaTeX Error` 后的 5 行上下文，配合下面的错误速查表定位问题。

### Q1：缺少 `*_full.pdf` 和 `*_converted.docx`

**原因**：Step 8 LaTeX 编译失败（通常是缺少宏包）。

**修复**：详见上文"必备 LaTeX 宏包"章节，根据错误信息补装缺失宏包。

### Q2：`*_full.aux` 只有几十字节（< 100B）

**原因**：Step 8 在加载 cls 阶段就中止了（缺少核心宏包）。

**诊断**：正常 aux 应包含 `\bibstyle{...}` 和 `\bibdata{...}`。如果只看到：

```
\relax
\gdef \@abspage@last{1}
```

说明编译致命失败，根本没开始处理正文。

**修复**：同上（补装宏包后重试）。

### Q3：缺少 `_lossless_tikz_table_*.docx` 或 `_tex2word_work/`

**原因**：Step 9（tex-to-word）未执行。Step 9 依赖 Step 8 的 PDF 产物。

**诊断**：检查 `*_full.pdf` 是否存在。

**修复**：先解决 PDF 编译问题（参考 Q1），PDF 成功生成后 Step 9 才会执行。

### Q4：缺少 `orchestrator_log.json`

**原因**：管线提前中止（通常 Step 1-7 中某步失败）。

**诊断**：查看 stdout 的 `[1/9]...[9/9]` 哪一步缺失。

**修复**：根据中止步骤检查对应的 `verify_*.txt` 报告。

### Q5：xelatex 失败但 lualatex 成功

**原因**：xelatex 不支持某些 copernicus.cls 特性。

**当前行为**：系统已实现自动 fallback 到 lualatex（无需手动处理）。

**日志**：`[engine-fallback] xelatex 失败，尝试 lualatex 重试...`

### Q6：生成的 docx 中表格样式不对

**原因**：Step 9 转换时 TikZ 表格的还原精度问题。

**诊断**：检查 `output/_lossless_tikz_table_*.docx` 临时文件。

**反馈**：提供 `output/_tex2word_work/prepared.tex` + `_lossless_*.docx` 供排查。

### Q7：编译报 `Package fontspec Error`

**原因**：用 pdflatex 编译了需要 lualatex 的文档。

**当前行为**：orchestrator 会自动选择引擎（xelatex → lualatex fallback）。

**手动指定**：

```python
from convert_direct import compile_tex
compile_tex(tex_path, output_dir, cls_name='copernicus', engine='lualatex')
```

## 快速开始

最快上手路径（3 步跑通完整 pipeline）：

```bash
# 1. 准备输入：Word 文档 + 期刊模板 + references.bib
ls
# 预期：input.docx  template/  references.bib

# 2. 运行 orchestrator（manuscript 模式是默认）
python orchestrator.py input.docx template/ references.bib copernicus output/

# 3. 验证输出
ls output/
# 预期：copernicus_full.pdf  copernicus_converted.docx  ...
```

**典型工作流**（当默认参数不够时）：

```bash
# 高清图片替换
python orchestrator.py input.docx template/ refs.bib copernicus output/ \
  --original-images ./high_res_images

# final 模式（双栏）— 投稿后终稿
python orchestrator.py input.docx template/ refs.bib elsarticle output/ \
  --config-mode final
```

## 已知限制

- **OMML 公式**：仅支持 Word 公式编辑器（OMML）输入的公式，MathType 公式需先转为 OMML
- **PDF-guided float wrap**：仅 `final` 模式生效，`manuscript` 模式无跨栏图表
- **大文档性能**：> 100 页文档转换可能较慢（Step 4 表格提取最耗时）
- **中文支持**：依赖 `ctex` 宏包，需 `tlmgr install ctex` 并用 lualatex 编译

## 模块结构

```text
├── orchestrator.py              # 主入口管线（9步流水线）
├── shared/                      # 共享工具
│   ├── caption_detect.py        #   caption 检测（字号+文本模式）
│   ├── caption_utils.py         #   caption 格式化（normalize/clean）
│   ├── latex_text_utils.py      #   LaTeX 文本转义/上下标转换
│   ├── template_config.py       #   模板配置动态提取（多模式）
│   ├── unit_convert.py          #   单位转换（pt/cm/mm/twips）
│   └── word_xml_utils.py        #   Word XML 工具函数
├── text-extract/                # 文本提取（段落/标题/语义分类）
├── document-extract/            # 图片提取（位置+尺寸+caption关联）
├── image-rename/                # 图片顺序匹配（可选高清替换）
├── table-lossless-extract/      # 无损表格（TikZ/tabular → JSON → Word）
├── citation-extract/            # 引用提取 + 交叉引用跳转（bookmark）
├── journal-template-extract/    # 期刊模板提取（CLS/TEX → LaTeX spec）
├── convert-latex/               # Word → LaTeX 转换
├── omml-to-latex/               # 公式转换（OMML ↔ LaTeX 双向）
├── tex-to-word/                 # LaTeX → Word 转换（Pandoc + 后处理）
└── template-extract-lite/       # 轻量模板提取
```

## 使用方法

### Python API

```python
from orchestrator import run_pipeline

result = run_pipeline(
    docx_path="input.docx",           # Word 输入文档
    template_dir="template/",          # 期刊模板目录（含 .cls/.cfg/.bst）
    bib_path="references.bib",         # BibTeX 参考文献
    journal="copernicus",              # 期刊名
    output_dir="output/",              # 输出目录
    compile_pdf=True,                  # 编译 PDF
    convert_word=True,                 # 转换回 Word
    original_images_dir="images/",     # 可选：高清图片目录
    config_mode="final",              # 可选：manuscript/final/discussions
)

print(result.summary())
```

### 命令行

```bash
python orchestrator.py input.docx template/ references.bib copernicus output/
```

选项：

```text
--original-images <dir>   原始高清图片目录
--config-mode <mode>      指定模板模式，如 manuscript/final/discussions
--no-pdf                  不编译 PDF
--no-word                 不转换为 Word
--no-verify               跳过人工确认步骤
--continue-on-error       出错时继续执行
--no-pdf-float-wrap       关闭 final 模式下的 PDF-guided 图片环绕处理
--check-env               运行环境健康检查（不执行转换）
```

单独执行 LaTeX → Word：

```bash
python tex-to-word/tex_to_word.py main.tex -o out.docx --bib references.bib --config-mode final
```

### 输出文件

成功完成 9 步管线后，输出目录应包含以下文件：

| 文件 | 阶段 | 必需 | 说明 |
|------|------|------|------|
| `text_extract.json` | Step 1 | ✓ | 段落/标题/语义分类 |
| `all_tables_complete.json` | Step 4 | ✓ | 表格完整 JSON |
| `citations.json` | Step 5 | ✓ | 引用列表 |
| `verify_*.txt` (4 个) | Step 1-7 | ✓ | 阶段确认报告（text/image/table/chem）|
| `{journal}_full.tex` | Step 7 | ✓ | LaTeX 源码（257 行左右）|
| `{journal}_full.aux` | Step 8 | ✓ | 编译 aux（> 1KB，含 `\bibstyle`）|
| `{journal}_full.bbl` | Step 8 | ✓ | BibTeX 产物 |
| `{journal}_full.blg` | Step 8 | ⚠️ | BibTeX 日志（debug 用）|
| `{journal}_full.log` | Step 8 | ✓ | 完整 LaTeX 日志 |
| `{journal}_full.pdf` | Step 8 | ✓ | 编译 PDF（最终产物，> 50KB）|
| `{journal}_converted.docx` | Step 9 | ✓ | Word 最终产物（> 5KB）|
| `_lossless_tikz_table_*.docx` | Step 9 | ⚠️ 调试用 | TikZ 表格临时 docx（每个表格一个）|
| `_tex2word_work/` | Step 9 | ⚠️ 调试用 | tex-to-word 工作目录 |
| `orchestrator_log.json` | 结束 | ✓ | 完整执行日志 |

> **注意**：标 ⚠️ 的文件是调试/临时文件，**不影响功能**。但**缺失 ⚠️ 文件**往往意味着 Step 9 未执行，参考故障排查 Q3。

## BibTeX 文献处理说明

本工具使用 `.bib` 文件作为参考文献数据源，并在 LaTeX 编译阶段通过 BibTeX 生成 `.bbl`。LaTeX → Word 阶段会优先读取 `.bbl`，用于还原 Word 末尾参考文献和正文引用格式。

### 1. 准备 `.bib` 文件

把所有文献条目放入一个 BibTeX 文件，例如 `references.bib`：

```bibtex
@article{friedlingstein2025global,
  author  = {Friedlingstein, Pierre and others},
  title   = {Global Carbon Budget 2025},
  journal = {Earth System Science Data},
  year    = {2025},
  doi     = {10.xxxx/example}
}
```

正文引用 key 必须与 `.bib` 条目的 key 一致。例如：

```latex
\citep{friedlingstein2025global}
\citet{friedlingstein2025global}
```

### 2. LaTeX 中插入参考文献

生成的 `.tex` 会根据期刊模板和提取结果自动写入类似命令：

```latex
\bibliographystyle{期刊样式}
\bibliography{references}
```

注意：

- `\bibliography{references}` 不写 `.bib` 后缀。
- `references.bib` 必须和主 `.tex` 在同一编译目录，或能被 BibTeX 搜索到。
- 不同期刊使用不同 `.bst`，例如 `copernicus.bst`、`elsarticle-num.bst` 或模板自带样式。

### 3. 编译顺序

BibTeX 正确工作的标准编译顺序是：

```bash
xelatex main.tex
bibtex main
xelatex main.tex
xelatex main.tex
```

`orchestrator.py` 会自动执行这一顺序。第一次 `xelatex` 生成 `.aux`，`bibtex` 根据 `.aux` 和 `.bib` 生成 `.bbl`，后两次 `xelatex` 刷新引用编号和参考文献列表。

> **fallback 行为**：如果 `xelatex` 失败（如 copernicus.cls 的 `pdfscreencop.sty` 不兼容），系统会自动切换到 `lualatex` 重试。最终产物由 `lualatex` 生成（与 `xelatex` 视觉一致）。无需手动干预。

### 4. Word 回转时如何使用 `.bbl`

LaTeX → Word 阶段会优先读取同目录的 `.bbl`：

- `.bbl` 用于生成 Word 末尾的 References 区段。
- 若 `.bbl` 中是数字型引用，Word 参考文献会保留 `[1]`、`[2]` 这样的编号。
- Word 正文中的引用会根据 `cite_map` 建立可点击交叉引用。

如果 Word 中参考文献没有编号，优先检查：

1. `.bbl` 是否已生成。
2. `.bbl` 是否与 `.tex` 主文件同名，例如 `NSR_full.tex` 对应 `NSR_full.bbl`。
3. `.bib` key 是否和正文引用 key 完全一致。
4. 期刊模板是否使用数字型 bibliography style。

### 5. 常见 BibTeX 问题

- **引用显示为 `?`**：通常是 `.bib` key 不匹配，或没有运行 BibTeX。
- **没有生成 `.bbl`**：检查 `.aux` 中是否有 `\citation{...}` 和 `\bibdata{...}`。
- **URL 超出栏宽**：尽量不要在 `url`、`doi`、`eprint` 中重复放多个等价长链接；保留 DOI 或一个规范 URL 即可。
- **Word 和 PDF 引用格式不一致**：确认 `.bbl` 已被 LaTeX → Word 阶段读取；工具会从 `.bbl` 判断数字型引用并生成 `[n]` 编号。

## 转换管线

```text
Word (.docx)
  │
  ├─[1] 文本提取 → 段落/标题/语义分类
  ├─[2] 图片提取 → 位置+尺寸+caption
  ├─[3] 图片匹配 → 可选高清替换
  ├─[4] 表格提取 → TikZ/tabular 无损还原
  ├─[5] 引用提取 → 红色数字/超链接 → cite key
  ├─[6] 模板提取 → CLS/TEX → 格式规范
  ├─[7] 整合生成 → 完整 .tex 文件
  ├─[8] LaTeX 编译 → XeLaTeX + BibTeX → PDF
  └─[9] Word 转换 → Pandoc + 后处理 → .docx
```

## 跨栏图表与 Word 空白处理

`final` 模式下默认开启 PDF-guided float wrap，用于缓解双栏 Word 中跨栏图表前后的大片空白：

- 跨栏图片会按 PDF 辅助信息转换为 Word 页顶浮动容器，并设置四周环绕。
- 图片可以压住单栏或双栏区域，让正文围绕其排版，减少强制分页造成的空白。
- 纯表格默认不放入浮动容器，避免 Word 中嵌套浮动表格导致表格缺失或不可见。
- 多个图表在 PDF 中连续排版时，转换会尽量保持连续顺序，但最终仍受 Word 排版引擎影响。

关闭该处理：

```bash
python orchestrator.py input.docx template/ references.bib copernicus output/ --no-pdf-float-wrap
```

## 已验证功能

| 功能 | 状态 |
|------|------|
| Word → LaTeX → PDF → Word 循环 | ✓ |
| 公式 (OMML ↔ LaTeX) | ✓ (display + inline) |
| TikZ/booktabs 表格 | ✓ (含合并单元格) |
| vMerge 合并单元格底线补齐 | ✓ |
| 图片位置还原 | ✓ |
| 文献交叉引用跳转 (bookmark) | ✓ |
| 表格黑色方块消除 | ✓ |
| 模板配置动态提取 | ✓ |
| final 模式跨栏图片四周环绕 | ✓ |
| 数字型参考文献 `[n]` 回填 | ✓ |

- 编译目录中应保留期刊 `.cls`、`.bst`、`.sty`、`.cfg` 等模板支撑文件。
- 最终 Word 视觉效果仍受 Word 排版引擎影响，建议对关键期刊模板进行一次人工打开检查。

## License

MIT

word-latex-word

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