CN105205300B - 自动调节阅卷方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动调节阅卷方法，包括：获取试卷图像；自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；导入试卷模板；将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；提取所述试卷图像中包含的试卷信息。本发明还公开了一种自动调节阅卷装置，包括：图像获取模块，用于获取试卷图像；图像自动调节模块，用于自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；模板导入模块，用于导入试卷模板；图像匹配模块，用于匹配所述试卷图像与试卷模板；图像信息提取模块，用于提取所述试卷图像中包含的试卷信息。本发明提出自动调节阅卷方法及装置，能够准确有效地对试卷进行识别并得出正确的试卷分数。
Description
技术领域
本发明涉及图像识别技术领域，特别是指一种自动调节阅卷方法及装置。
背景技术
软件阅卷系统已经越来越受到人们的关注，主要用于小的教育机构或者学校等领域。但是软件阅卷方式必然会受到光线或者人员操作方式等外部因素的影响，而操作的简单化和自动化就成为软件阅卷的瓶颈。
常规的人工操作方式主要包括以下几个步骤：
(1)镜头分辨率调整为最佳识别分辨率；
(2)手动把试卷至于识别区域(黑框)，并保证试卷完全居中显示在识别区域内(如图1a所示状态)；
(3)当焦距不合适时，需要手动调节焦距(如图1b所示状态)。
目前虽然已经存在软件阅卷的相关专利，但是其中并未涉及阅卷调节系统的相关专利，现有软件阅卷系统的调整方案都是依赖于人工调整，这样非经过专业培训的人员，操作起来非常繁琐，失败率很高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种自动调节阅卷方法及装置，能够准确有效地对试卷进行识别并得出正确的试卷分数。
基于上述目的本发明提供的自动调节阅卷方法，包括：
获取试卷图像；
自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；
导入试卷模板；
将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；
提取所述试卷图像中包含的试卷信息。
在一些实施方式中，所述试卷图像为24位位图格式的彩色试卷图像，所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤之前还包括：
将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；
对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像。
在一些实施方式中，将所述试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤转换为将所述黑白试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤；其中，所述试卷包括考生学号及考生答案两个填涂区域；
所述将所述黑白试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤之后还包括：
根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；
根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若所述平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若所述平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案。
在一些实施方式中，所述试卷信息包括考生学号及考生答案；所述提取所述黑白试卷图像中包含的试卷信息的步骤之后还包括：将考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数。
在一些实施方式中，所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤包括：
判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界是否有交叉重叠部分；
若是，则缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分；
若否，则对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描；
计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线；
判断所述直线的斜率是否为0或约等于0；
若否，则根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像；
若是，则计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
若二者的距离不相等，则向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2；
若二者的距离相等，判断该距离是否位于预设阅卷范围内；
若否，则放大试卷图像至预设阅卷范围内；
若是，则完成试卷图像的自动调节。
在一些实施方式中，所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤之后还包括：
调节所述试卷图像的亮度和对比度；
对环境亮度进行调节；
判断环境亮度是否在预设范围内；
若是，则将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；
若否，则继续调节环境亮度。
本发明还提供了一种自动调节阅卷装置，包括：
图像获取模块，用于获取试卷图像；
图像自动调节模块，用于自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；
模板导入模块，用于导入试卷模板；
图像匹配模块，用于匹配所述试卷图像与试卷模板；
图像信息提取模块，用于提取所述试卷图像中包含的试卷信息。
在一些实施方式中，所述试卷图像为24位位图格式的彩色试卷图像；所述自动调节阅卷装置还包括图像处理模块，用于将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；以及，对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像。
在一些实施方式中，所述试卷包括考生学号及考生答案两个填涂区域；所述图像处理模块还用于根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；
根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
以及，
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若所述平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若所述平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案。
在一些实施方式中，所述试卷信息包括考生学号及考生答案；所述自动调节阅卷装置还包括对比模块，用于获取所述图像信息提取模块提取出的考生答案，并将所述考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数。
在一些实施方式中，所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；
所述图像自动调节模块，还用于判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界是否有交叉重叠部分；
若是，则缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分；
若否，则对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描；
计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线；
判断所述直线的斜率是否为0或约等于0；
若否，则根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像；
若是，则计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
若二者的距离不相等，则向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2；
若二者的距离相等，判断该距离是否位于预设阅卷范围内；
若否，则放大试卷图像至预设阅卷范围内；
若是，则完成试卷图像的自动调节。
在一些实施方式中，所述图像处理模块还用于调节所述试卷图像的亮度和对比度；所述图像获取模块包括动态实时采集试卷图像的摄像头；所述自动调节阅卷装置还包括环境亮度调节模块，用于对试卷周围的环境亮度进行调节；
所述图像处理模块还用于判断环境亮度是否在预设范围内；若是，则将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；若否，则继续调节环境亮度。
在一些实施方式中，所述自动调节阅卷装置还包括显示模块，用于显示试卷图像；
所述显示模块包括初始显示模块和实时显示模块；所述初始显示模块用于显示初始采集的试卷图像，所述实时显示模块用于显示经所述图像处理模块处理、经所述图像自动调节模块调节后、和/或经所述图像匹配模块匹配后的试卷图像。
在一些实施方式中，所述初始采集的试卷图像中的试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，所述图像匹配模块对比所述试卷模板的定位条和所述试卷图像的定位条后，获知所述试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，并发送旋转试卷图像180°或90°的指令到所述实时显示模块，所述实时显示模块接收该指令并将旋转后的试卷图像显示出来。
在一些实施方式中，所述图像信息提取模块还用于根据提取出的试卷信息得到所述试卷信息在试卷图像中的所在位置，并将该位置信息发送给所述显示模块；所述显示模块还用于接收所述试卷信息的位置信息，并在试卷图像上试卷信息所在位置显示框选标记。
从上面所述可以看出，本发明提供的自动调节阅卷方法及装置，能够从试卷图像中得到试卷中的信息，如考生学号、考生填涂的答案等，并且根据得到信息对试卷进行评阅；基于这种试卷识别方法的评卷方法，简便快捷，较普通的机读卡读取方法更加先进并且准确率更高，减少了因为阅卷方法本身的不准确性引起的成绩误判等缺陷。
较佳的，所述自动调节阅卷方法及装置，由原来的需要人工调节的部分，比如试卷位置、光线、焦距、分辨率等等，全部转化为机器自动调节，操作人员只需要随意把试卷放置到镜头的可视区域即可，系统自动调整至可识别状态，可直接根据需要进行阅卷。
附图说明
图1a为人工操作阅卷时手动把试卷至于识别区域的状态示意图；
图1b为人工操作阅卷时，当焦距不合适时手动调节焦距的状态示意图；
图2为本发明提供的自动调节阅卷方法的一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的自动调节阅卷方法实施例中黑白试卷图像的示意图；
图4a为本发明提供的自动调节阅卷方法实施例的自动调节试卷图像至最佳阅卷区域步骤中状态一的示意图；
图4b为本发明提供的自动调节阅卷方法实施例的自动调节试卷图像至最佳阅卷区域步骤中状态二的示意图；
图4c为本发明提供的自动调节阅卷方法实施例的自动调节试卷图像至最佳阅卷区域步骤中状态三的示意图；
图4d为本发明提供的自动调节阅卷方法实施例的自动调节试卷图像至最佳阅卷区域步骤中状态四的示意图；
图4e为本发明提供的自动调节阅卷方法实施例的自动调节试卷图像至最佳阅卷区域步骤中状态五的示意图；
图5为本发明提供的自动调节阅卷方法的另一个实施例的流程示意图；
图6为本发明提供的自动调节阅卷装置的一个实施例的结构示意图；
图7为本发明提供的自动调节阅卷装置的一个实施例的硬件结构示意图；
图8为本发明提供的自动调节阅卷装置实施例中显示模块所显示的图像示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
参照附图2，为本发明提供的自动调节阅卷方法的一个实施例的流程示意图。
所述自动调节阅卷方法，包括：
步骤101：获取试卷图像；
步骤102：自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；
步骤103：导入试卷模板；
步骤104：将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；
步骤105：提取所述试卷图像中包含的试卷信息。
可选的，所述试卷图像为24位位图格式的彩色试卷图像，所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤102之前还可包括以下步骤：
将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；
对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像(参照附图3)。
进一步的，将所述试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤转换为将所述黑白试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤；其中，所述试卷包括考生学号及考生答案两个填涂区域；
所述将所述黑白试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤104之后还可进一步包括：
根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；
根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若所述平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若所述平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案。
可选的，所述试卷信息包括考生学号及考生答案；所述提取所述黑白试卷图像中包含的试卷信息的步骤之后还包括：将考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数。
较佳的，所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤102还可进一步包括以下步骤：
判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界(参照附图4a中黑框)是否有交叉重叠部分(参照附图4a)；
若是，则通过放缩焦距，缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分(参照附图4b)；
若否，则对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描并记录；
计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线；
判断所述直线的斜率是否为0或约等于0；(以识别区域横向边界及纵向边界的左下角交点为原点，原点处的横向边界与纵向边界构成xy轴)
若否，则根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像(参照附图4c)；
若是，则计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离，通过距离值判断试卷图像位置是否居中；
若二者的距离不相等，则向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2(参照附图4d)；
若二者的距离相等，判断该距离是否位于预设阅卷范围(例如正常范围是20～40个像素)内；
若否，则通过自动放大焦距来放大试卷图像至预设阅卷范围内(参照附图4e)，使得试卷图像边缘靠近识别区域边界的矩形黑框，以便做到最大可视范围，提高判断精度；
若是，则完成试卷图像的自动调节。
可选的，所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤102之后还可包括以下步骤：
调节所述试卷图像的亮度和对比度；
对环境亮度进行调节；
判断环境亮度是否在预设范围内；
若是，则将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；
若否，则继续调节环境亮度。
参照附图5，为本发明提供的自动调节阅卷方法的另一个实施例的流程示意图。
所述自动调节阅卷方法，包括：
步骤301：获取24位位图格式的彩色试卷图像；
步骤302：将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；
步骤303：对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像(参照附图3)；所述试卷200包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条201，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；
步骤304：判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界(参照附图4a中黑框)是否有交叉重叠部分(参照附图4a)；
若是，则转到步骤305：通过放缩焦距，缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分(参照附图4b)，并进行步骤306；
若否，则转到步骤306：对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描并记录；
步骤307：计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线(即定位条上多个定位点中心的连线)；
步骤308：判断所述直线的斜率是否为0或约等于0(以识别区域横向边界及纵向边界的左下角交点为原点，原点处的横向边界与纵向边界构成xy轴)；
若否，则转到步骤309：根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像(参照附图4c)，并进行步骤310；
若是，则转到步骤310：计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
步骤311：通过判断距离值是否相等从而判断试卷图像位置是否居中；
若二者的距离不相等，则转到步骤312：向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2(参照附图4d)，并进行步骤313；
若二者的距离相等，则转到步骤313：判断该距离是否位于预设阅卷范围(例如正常范围是20～40个像素)内；
若否，则转到步骤314：通过自动放大焦距来放大试卷图像至预设阅卷范围内(参照附图4e)，使得试卷图像边缘靠近识别区域边界的矩形黑框，以便做到最大可视范围，提高判断精度；
若是，则转到步骤315：导入试卷模板，并完成试卷图像的自动调节；
步骤316：调节所述试卷图像的亮度和对比度；
步骤317：对环境亮度进行调节；
步骤318：判断环境亮度是否在预设范围内；
若否，则转到步骤317：继续调节环境亮度；
若是，则转到步骤319：根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；所述试卷包括考生学号填涂区域202及考生答案填涂区域203(参照附图3)；
步骤320：根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
步骤321：根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
步骤322：提取所述黑白试卷图像中包含的试卷信息；并具体包括以下步骤：
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂，所述设定阈值可选为180；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案；
步骤323：将考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数；
步骤324：结束阅卷。
从上面所述可以看出，本发明提供的自动调节阅卷方法，能够从试卷图像中得到试卷中的信息，如考生学号、考生填涂的答案等，并且根据得到信息对试卷进行评阅；基于这种试卷识别方法的评卷方法，简便快捷，较普通的机读卡读取方法更加先进并且准确率更高，减少了因为阅卷方法本身的不准确性引起的成绩误判等缺陷。
较佳的，所述自动调节阅卷方法，由原来的需要人工调节的部分，比如试卷位置、光线、焦距、分辨率等等，全部转化为机器自动调节，操作人员只需要随意把试卷放置到镜头的可视区域即可，系统自动调整至可识别状态，可直接根据需要进行阅卷。
需要特别指出的是，上述实施例中虽然采用了先将试卷图像处理为黑白试卷的方法，但是，并不代表试卷图像需要首先处理为黑白的；本领域技术人员可以很容易想到，若为彩色试卷图像，只要定位条为黑白的，即可被识别出并依此对试卷图像进行各种处理；当然，若定位条不为黑白，则可首先将试卷图像转换为黑白，同样能够依据特征线对试卷图像进行各种处理。
因此，此处虽然示出了具体实施例，本领域技术人员可以很容易想到，在实施例基础上可以对本发明提供的自动调节阅卷方法进行多种变换，即：上述自动调节阅卷方法的实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，这些合理的排列组合变换都应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
本发明还提供了一种自动调节阅卷装置，图6为本发明提供的自动调节阅卷装置的一个实施例的结构示意图。
所述自动调节阅卷装置400，包括：
图像获取模块401，用于获取试卷图像；
图像自动调节模块402，用于自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；
模板导入模块404，用于导入试卷模板；
图像匹配模块405，用于匹配所述试卷图像与试卷模板；
图像信息提取模块406，用于提取所述试卷图像中包含的试卷信息。
进一步的，所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；所述图像匹配模块405还用于从所述黑白试卷图像中获取试卷定位条位置，对比所述试卷模板的定位条和所述黑白试卷图像定位条，得到所述黑白试卷图像的偏转角(微小角度，例如小于5°)，以及将所述黑白试卷图像按所述偏转角偏转。
可选的，所述试卷图像为24位位图格式的彩色试卷图像；所述自动调节阅卷装置400还包括图像处理模块403，用于将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；以及，对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像。
较佳的，所述试卷包括考生学号及考生答案两个填涂区域(参照附图3)；所述图像处理模块403还用于根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；以及，在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若所述平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若所述平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案。
进一步的，所述试卷信息包括考生学号及考生答案；所述自动调节阅卷装置400还包括对比模块407，用于获取所述图像信息提取模块提取出的考生答案，并将所述考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数。
较佳的，所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；
所述图像自动调节模块402，还用于判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界是否有交叉重叠部分；
若是，则缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分；
若否，则对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描；
计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线；
判断所述直线的斜率是否为0或约等于0；
若否，则根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像；
若是，则计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
若二者的距离不相等，则向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2；
若二者的距离相等，判断该距离是否位于预设阅卷范围内；
若否，则放大试卷图像至预设阅卷范围内；
若是，则完成试卷图像的自动调节。
可选的，所述图像处理模块403还用于调节所述试卷图像的亮度和对比度；所述图像获取模块401包括动态实时采集试卷图像的摄像头501(参照附图5)；所述自动调节阅卷装置400还包括环境亮度调节模块408，用于对试卷周围的环境亮度进行调节；
所述图像处理模块403还用于判断环境亮度是否在预设范围内；若是，则将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；若否，则继续调节环境亮度。
较佳的，所述自动调节阅卷装置400还包括显示模块409，用于显示试卷图像；
所述显示模块409包括初始显示模块411和实时显示模块410；所述初始显示模块411用于显示初始采集的试卷图像，所述实时显示模块410用于显示经所述图像处理模块403处理、经所述图像自动调节模块402调节后、和/或经所述图像匹配模块匹配405后的试卷图像。
可选的，所述初始采集的试卷图像中的试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，所述图像匹配模块405对比所述试卷模板的定位条和所述试卷图像的定位条后，获知所述试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，并发送旋转试卷图像180°或90°的指令到所述实时显示模块409，所述实时显示模块接收该指令并将旋转后的试卷图像显示出来。所述图像信息提取模块406还用于根据提取出的试卷信息得到所述试卷信息在试卷图像中的所在位置，并将该位置信息发送给所述显示模块409；所述显示模块409还用于接收所述试卷信息的位置信息，并在试卷图像上试卷信息所在位置显示框选标记。
参照附图7，为本发明提供的自动调节阅卷装置的一个实施例的硬件结构示意图。
所述试卷识别装置300的硬件结构，包括摄像头501、环境亮度调节光源502、计算机503，以及将摄像头501与计算机503连接起来的数据线504；其中还包括用于放置试卷505的放置台507，所述摄像头501通过支撑架508设置在所述放置台507的正上方，所述放置台507左右两侧均设置有所述环境亮度调节光源502，所述环境亮度调节光源502通过支撑臂506转动连接于所述放置台507上，可通过转动支撑臂506使环境亮度调节光源502远离或靠近试卷505，从而调节照射在试卷505上的亮度；所述计算机503上还设置有显示屏509。
所述图像获取模块401则包括所述摄像头501，所述环境亮度调节模块408则包括所述环境亮度调节光源502，所述显示模块409则包括所述显示屏509，所述图像处理模块403、所述图像自动调节模块402、图像信息提取模块406、图像匹配模块405、模板导入模块404和对比模块407则可均包含在所述计算机503中。
参照附图8，为本发明提供的自动调节阅卷装置实施例中显示模块所显示的图像示意图。
所述初始显示模块411显示的初始采集的试卷图像601位于显示屏的左上角，所述实时显示模块410显示的经所述图像处理模块403处理、经所述图像自动调节模块402调节和/或经所述图像匹配模块405匹配后的试卷图像602位于显示屏的左下角，显示屏的右下角则显示的试卷信息包含的内容的图像603。
参照附图5，为本发明提供的自动调节阅卷方法的另一个实施例的流程示意图。结合上述实施例中所述的自动调节阅卷装置400，所述自动调节阅卷方法，包括：
步骤301：所述图像获取模块401通过摄像头501(参照附图7)动态实时采集彩色的试卷图像，获取24位位图格式的彩色试卷图像，并将获取的彩色试卷图像数据发送到所述显示模块409的初始显示模块411；所述初始显示模块411接收所述彩色试卷图像数据并将其显示在显示屏509上；
步骤302：所述图像处理模块403将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；
步骤303：所述图像处理模块403对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像(参照附图3)；所述试卷200包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条201，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；
步骤304：所述图像自动调节模块402判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界(参照附图4a中黑框)是否有交叉重叠部分(参照附图4a)；
若是，则转到步骤305：所述图像自动调节模块402通过放缩焦距，缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分(参照附图4b)，并进行步骤306；
若否，则转到步骤306：所述图像自动调节模块402对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描并记录；
步骤307：所述图像自动调节模块402计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线(即定位条上多个定位点中心的连线)；
步骤308：所述图像自动调节模块402判断所述直线的斜率是否为0或约等于0(以识别区域横向边界及纵向边界的左下角交点为原点，原点处的横向边界与纵向边界构成xy轴)；
若否，则转到步骤309：所述图像自动调节模块402根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像(参照附图4c)，并进行步骤310；
若是，则转到步骤310：所述图像自动调节模块402计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
步骤311：所述图像自动调节模块402通过判断距离值是否相等从而判断试卷图像位置是否居中；
若二者的距离不相等，则转到步骤312：所述图像自动调节模块402向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2(参照附图4d)，并进行步骤313；
若二者的距离相等，则转到步骤313：所述图像自动调节模块402判断该距离是否位于预设阅卷范围(例如正常范围是20～40个像素)内；
若否，则转到步骤314：所述图像自动调节模块402通过自动放大焦距来放大试卷图像至预设阅卷范围内(参照附图4e)，使得试卷图像边缘靠近识别区域边界的矩形黑框，以便做到最大可视范围，提高判断精度；
若是，则转到步骤315：所述模板导入模块404导入试卷模板，所述图像自动调节模块402完成试卷图像的自动调节；
步骤316：所述图像处理模块403调节所述试卷图像的亮度和对比度；
步骤317：所述环境亮度调节模块408对环境亮度进行调节；
步骤318：所述图像处理模块403判断环境亮度是否在预设范围内；
若否，则转到步骤317：所述环境亮度调节模块408继续调节环境亮度；
若是，则转到步骤319：所述图像处理模块403根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；所述试卷包括考生学号填涂区域202及考生答案填涂区域203(参照附图3)；
步骤320：所述图像处理模块403根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；并根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
步骤321：所述图像处理模块403根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
步骤322：所述图像信息提取模块406提取所述黑白试卷图像中包含的试卷信息；并具体包括以下步骤：
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂，所述设定阈值可选为180；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案；
步骤323：所述对比模块407将考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数；
步骤324：结束阅卷。
其中，每次经所述图像处理模块403处理、经所述图像自动调节模块402调节、或经所述图像匹配模块405处理、或经环境亮度调节模块408调节后得到的试卷图像均可转换为图像数据发送到所述实时显示模块410；所述实时显示模块410接收所述图像数据并将其实时显示在显示屏509上。
可选的，若所述初始采集的试卷图像中的试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，所述试卷识别方法还包括：
所述图像匹配模块405对比所述试卷模板试卷特征线和所述黑白试卷图像试卷定位条后，获知所述试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，并发送旋转试卷图像180°或90°的指令到所述实时显示模块410，所述实时显示模块410接收该指令并将旋转后的试卷图像显示出来。
较佳的，所述自动调节阅卷方法还包括：
所述图像信息提取模块406根据提取出的试卷信息得到所述试卷信息在试卷图像中的所在位置，并将该位置信息发送给所述显示模块409；所述显示模块409的实时显示模块410接收所述试卷信息的位置信息，并在试卷图像上试卷信息所在位置显示框选标记。
从上面所述可以看出，本发明提供的自动调节阅卷装置，能够从试卷图像中得到试卷中的信息，如考生学号、考生填涂的答案等，并且根据得到信息对试卷进行评阅；基于这种试卷识别方法的评卷方法，简便快捷，较普通的机读卡读取方法更加先进并且准确率更高，减少了因为阅卷方法本身的不准确性引起的成绩误判等缺陷。
较佳的，所述自动调节阅卷装置，由原来的需要人工调节的部分，比如试卷位置、光线、焦距、分辨率等等，全部转化为机器自动调节，操作人员只需要随意把试卷放置到镜头的可视区域即可，系统自动调整至可识别状态，可直接根据需要进行阅卷。
需要特别指出的是，上述自动调节阅卷装置的实施例仅采用了所述自动调节阅卷方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到其他实施例中。当然，由于所述自动调节阅卷方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述自动调节阅卷装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种自动调节阅卷方法，其特征在于，包括：
获取试卷图像；
自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；
导入试卷模板；
将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；
提取所述试卷图像中包含的试卷信息；
所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤包括：
判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界是否有交叉重叠部分；
若是，则缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分；
若否，则对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描；
计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线；
判断所述直线的斜率是否为0或约等于0；
若否，则根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像；
若是，则计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
若二者的距离不相等，则向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2；
若二者的距离相等，判断该距离是否位于预设阅卷范围内；
若否，则放大试卷图像至预设阅卷范围内；
若是，则完成试卷图像的自动调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试卷图像为24位位图格式的彩色试卷图像，所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤之前还包括：
将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；
对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤转换为将所述黑白试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤；其中，所述试卷包括考生学号及考生答案两个填涂区域；
所述将所述黑白试卷图像与试卷模板进行匹配的步骤之后还包括：
根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；
根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若所述平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若所述平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述试卷信息包括考生学号及考生答案；所述提取所述黑白试卷图像中包含的试卷信息的步骤之后还包括：将考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自动调节试卷图像至最佳阅卷区域的步骤之后还包括：
调节所述试卷图像的亮度和对比度；
对环境亮度进行调节；
判断环境亮度是否在预设范围内；
若是，则将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；
若否，则继续调节环境亮度。
6.一种自动调节阅卷装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取试卷图像；
图像自动调节模块，用于自动调节试卷图像至最佳阅卷区域；
模板导入模块，用于导入试卷模板；
图像匹配模块，用于匹配所述试卷图像与试卷模板；
图像信息提取模块，用于提取所述试卷图像中包含的试卷信息；
所述试卷包括定位试卷边界的位于试卷两侧的平行且对称设置的定位条，所述定位条包括竖直等距排列的黑色矩形定位点；
所述图像自动调节模块，还用于判断试卷图像中的试卷边界定位条图像与识别区域边界是否有交叉重叠部分；
若是，则缩小试卷图像至试卷边界定位条图像与识别区域边界无交叉重叠部分；
若否，则对识别区域边界内的试卷图像进行横向和纵向的扫描；
计算得到试卷图像中试卷边界定位条图像上的多个定位点所构成的直线；
判断所述直线的斜率是否为0或约等于0；
若否，则根据直线斜率得到纠偏角度并按该纠偏角度旋转试卷图像；
若是，则计算两条试卷边界定位条图像分别与其接近的识别区域边界的距离；
若二者的距离不相等，则向距离较大的一侧移动试卷图像，移动距离为二者距离的差值的1/2；
若二者的距离相等，判断该距离是否位于预设阅卷范围内；
若否，则放大试卷图像至预设阅卷范围内；
若是，则完成试卷图像的自动调节。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述试卷图像为24位位图格式的彩色试卷图像；所述自动调节阅卷装置还包括图像处理模块，用于将所述24位位图格式的彩色试卷图像压缩为8位位图格式；以及，对所述8位位图格式彩色试卷图像进行二值化处理，得到黑白试卷图像。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述试卷包括考生学号及考生答案两个填涂区域；所述图像处理模块还用于根据所述试卷模板将所述黑白试卷图像分割为考生学号及考生答案两个区域；
根据所述试卷模板中的考生学号位数对所述考生学号区域进行分割；根据试卷题数对所述考生答案区域进行分割；
根据所述试卷模板对分割完成的所述考生学号及考生答案两个区域进行网格化处理，从而细分为每一个考生学号和考生答案的填涂框均分别一一对应一个网格；
以及，
在所述每一个填涂框的图像上均匀设置若干个测试点，测试每个测试点的灰度值，将测得的所述灰度值取平均值；若所述平均值大于设定阈值，则判定该填涂框为已被填涂，若所述平均值小于设定阈值，则判定该填涂框为未被填涂；根据所述已被填涂的填涂框的所在位置得知考生学号和考生答案。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述试卷信息包括考生学号及考生答案；所述自动调节阅卷装置还包括对比模块，用于获取所述图像信息提取模块提取出的考生答案，并将所述考生答案与所述试卷模板中的标准答案进行对比并得出考生试卷分数。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述图像处理模块还用于调节所述试卷图像的亮度和对比度；所述图像获取模块包括动态实时采集试卷图像的摄像头；所述自动调节阅卷装置还包括环境亮度调节模块，用于对试卷周围的环境亮度进行调节；
所述图像处理模块还用于判断环境亮度是否在预设范围内；若是，则将所述试卷图像与试卷模板进行匹配；若否，则继续调节环境亮度。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述自动调节阅卷装置还包括显示模块，用于显示试卷图像；
所述显示模块包括初始显示模块和实时显示模块；所述初始显示模块用于显示初始采集的试卷图像，所述实时显示模块用于显示经所述图像处理模块处理、经所述图像自动调节模块调节后、和/或经所述图像匹配模块匹配后的试卷图像。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述初始采集的试卷图像中的试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，所述图像匹配模块对比所述试卷模板的定位条和所述试卷图像的定位条后，获知所述试卷为上下颠倒放置的或横向放置的，并发送旋转试卷图像180°或90°的指令到所述实时显示模块，所述实时显示模块接收该指令并将旋转后的试卷图像显示出来。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述图像信息提取模块还用于根据提取出的试卷信息得到所述试卷信息在试卷图像中的所在位置，并将该位置信息发送给所述显示模块；所述显示模块还用于接收所述试卷信息的位置信息，并在试卷图像上试卷信息所在位置显示框选标记。
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