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基于图像识别的阅卷系统的设计与实现

更新时间  2021-08-01 16:41 阅读
本文摘要:高校学生的期末考试是普通高等学校管理的一项最重要工作,它是根据国家对高等学校学生德智体全面发展的拒绝,按照统一的原则、方法和程序,对学生自学和不道德的展现出展开阶段和全程的质量考核、记述、评价和处置。目前客观题型较多的英语考试或计算机基础考试皆构建了试卷自动化,需要教师介入,既能减缓试卷对系统的速度,又能确保公平公正。传统的试卷系统利用光学标记阅读机的光电转换原理,对填涂在答题卡上的内容展开高速收集,然后进入计算机处置[1]。

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高校学生的期末考试是普通高等学校管理的一项最重要工作,它是根据国家对高等学校学生德智体全面发展的拒绝,按照统一的原则、方法和程序,对学生自学和不道德的展现出展开阶段和全程的质量考核、记述、评价和处置。目前客观题型较多的英语考试或计算机基础考试皆构建了试卷自动化,需要教师介入,既能减缓试卷对系统的速度,又能确保公平公正。传统的试卷系统利用光学标记阅读机的光电转换原理,对填涂在答题卡上的内容展开高速收集,然后进入计算机处置[1]。

但是它对答题卡纸张和印刷质量拒绝太高,如套印误差和剪切误差必需分别掌控在0.1mm和0.2mm以内;对使用者涂写拒绝太高,容许过于多,如必须用专用铅笔涂满长方条,不得涂出长方条外,整张答题卡涂写要厚薄完全一致等;机械传动机构简单、用于寿命短、确保量大、设备一致性劣[2]。  本文明确提出一种基于图像识别的试卷系统,容许使用者用于任何颜色的圆珠笔、钢笔或铅笔在一般纸张的相同方位上涂写如、╳、○等手写符号已完成答题,由试卷系统使用图像识别技术自动识别答题卡信息,构建试卷自动化。本系统与传统的光学标记阅读机试卷系统的不同之处在于,本试卷系统对答题卡纸张和填涂符号皆无特殊要求,需要特制答题卡,无类似涂写拒绝[3]。  1系统构建流程及模块构成  (1)设计和定义答题卡,将容许用户填上的手写符号限定版在一定的矩形区域内;  (2)通过CCD采像设备收集答题卡图像,经扫瞄、取样、分析等过程,同时将答题卡图像以JPG格式留存在主机内存和硬盘里;  (3)对答题卡图像展开预处理,还包括黏附字符拆分、灰度变换、二值化、图像斜向缺失、光滑和细化等过程,以将答题卡固有的纸张问题、书写不规范、答题卡传动机械定位精度所带给的阻碍因素回避掉,并为先前的辨识工作作好打算[4];  (4)对答题卡信息展开辨识。

通过图像分析提取图像,并经过综合特征提取,融合答题卡表格的逻辑结构和几何结构,精确辨识填涂在矩形块方位上的、╳、○等手写符号获得答题信息。答题卡辨识算法的好坏要求了整个系统的性能(如辨识的精度、可靠性等),是整个软件系统中最重要的部分;  (5)对辨识的答题信息展开加工、整理、分析和统计资料,融合软件的设置对答题卡信息展开判分。

  综上所述,系统构建流程如图1右图。    为了便于学生和教师查找和分析试卷结果,本试卷系统还设置了用户指定模块、学生信息管理模块、课程基本信息管理模块、试卷分析模块、成绩查找模块、答题卡图像查找模块、报表打印机模块和参加考试管理模块。其中试卷分析模块对试卷的各项数据展开分析和统计资料,还包括最高分、最低分、平均数、及格率方差、标准差等,已完成试卷分析功能;答题卡图像查找模块容许学生通过姓名查找存储在硬盘中的答题卡图片;参加考试管理模块统计资料不及格、缺考或舞弊学生信息,分解参加考试表格;报表打印机模块已完成答题卡图片、成绩报告单、试卷分析报告和参加考试表等的打印机功能。系统模块构成如图2右图。

    2系统主要构建技术  2.1答题卡设计  答题卡设计成表格的形式,由试卷答题卡基本信息、试题基本信息、答题卡填上解释及题目选项列表构成,试题用、╳、○等手写符号在适当的矩形框中自由选择答案。答题卡必例如图3右图。

    答题卡版面与普通表格一样具备几何结构和逻辑结构,几何结构体现了所填上的信息区域的方位和大小,逻辑结构则回应答题卡中所填上信息的实际意义以及填上信息与填上项之间的对应关系。  在传统的光学标记阅读机试卷系统中,答题卡的几何结构大部分都是使用定位标记块展开叙述,这种叙述方法具备很多缺点,如浪费版面空间、缺少灵活性、版面设计比较复杂、对印刷质量拒绝低、不便于改动等,而且定位标记块看上去也不美观。在本系统答题卡版面中,填上信息在几何结构上可以看作由若干个彼此之间共线的矩形块构成,它们构成了答题卡版面的大于单位[5],可以以答题卡的边框线创建二维坐标系,以矩形的对角顶点座标来叙述矩形块的方位和大小,已完成对答题卡的几何结构叙述,该方法简练、灵活性,便于辨识。

  答题卡的逻辑结构叙述是定义矩形块的属性。矩形块的属性还包括对填上项以、╳、○回应的自由选择或者不自由选择。  本系统使用文档结构描述语言同时对几何结构和逻辑结构展开叙述。

另设一张答题卡包括n个填上有信息的矩形块B1,B2,。..,Bn,矩形块之间不存在着上下结构和左右结构的几何方位关系,其逻辑顺序一般是从上到下、从左到右,在叙述文档结构时也使用这种顺序,则文档结构描述语言DDL回应如下:    其中i是答题卡的序号;n是矩形块的总数;xi为矩形块在水平方向的方位;yi为矩形块在横向方向的方位;li为矩形块的长度;wi为矩形块的宽度;attri回应矩形块的属性,当attri为0时,回应该矩形块的填写内容为待辨识的字符,attri为1时,矩形块作为图像留存。  将答题卡设计成少见的表格形式,一方面它和一般考试中用的答题卡的形式类似于,合乎人们的用于习惯和书写习惯;另一方面可以利用文档描述语言对它的几何结构和逻辑结构展开叙述,以便更佳地对矩形框内的字符特征展开萃取与辨识,分辨矩形框中的字符,与标准答案核对,对试题客观题展开判分。


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