CN106033534B - 基于直线检测的电子阅卷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于直线检测的电子阅卷方法，包括：获取待评阅的试卷图像；对所述试卷图像进行边缘处理，获得所述试卷图像对应的边缘图像；检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，根据所述直线确定所述试卷图像的内容区域；提取所述试卷图像的内容区域，根据所述内容区域的内容确定所述试卷的评阅结果。本发明基于直线检测的电子阅卷方法对试卷图像中内容区域进行识别的稳定性强、准确性高、适用范围广，能够应用于多种类型的试卷，实现试卷的自动评阅和结果统计，有效地降低了人工阅卷的工作负荷，显著地提高了试卷评阅的效率与准确率。

Description

基于直线检测的电子阅卷方法

技术领域

本发明涉及图像识别与模式识别技术领域，尤其涉及一种基于直线检测的电子阅卷方法。

背景技术

随着信息时代的到来，电子信息技术不断发展并日益深入到不同的行业领域，逐步取代繁复的人工操作，极大地提高了事务的处理效率。目前，通过自动扫描实现电子阅卷技术已经得到普遍应用，相比于传统的人工阅卷方式，电子阅卷在大幅提高阅卷速度的同时，能够有效地避免人为失误导致的阅卷错误，提高试卷评判的准确度与公平性。

现有的电子阅卷大多采用试卷与答题卡分离的形式，应试者将试题答案填涂在一张单独的答题卡上，通过专用的读卡机读取答题卡上的信息进行评分。上述阅卷方式虽然能够提高阅卷效率，但是由于试题与答题卡分离，应试者需要在答题后按规定要求将试题答案单独填涂在答题卡上，无疑增加了应试者的操作复杂度。同时，现有的电子阅卷方式需要制作专用的答题卡，通过专用的具有特定光学字符识别系统的读卡器进行答题卡信息读取，对于答题卡的印刷精度要求高，且制作成本高昂，适合较大型的考试，无法在一些中小规模的考试中进行广泛推广使用。

由于采用答题卡实现电子阅卷的方式仅适用于对客观题的评阅，目前在大型考试中对主观题的电子阅卷大多通过网上阅卷系统实现。网上阅卷系统采用试题页与答卷页分离的形式，由阅卷老师通过计算机网络对答卷页的电子图像进行评阅，阅卷系统对阅卷老师的评分进行统计与核对。网上阅卷系统可以进行一卷多评，即同一份答卷页可以由多个阅卷老师分别进行评阅，从而降低单一阅卷产生误差的机率，同时网上阅卷系统对阅卷环境、扫描设备和试卷纸质存在较高的要求，因此目前也仅应用于较大规模及较高重要性的考试中。

现阶段我国的教育体系仍主要采取考试的形式对考生知识的掌握程度进行检验，随着各类教育考试与资格考试的不断增多，与考试频繁性相对应的，是如何实现快速、准确和小成本的实现电子阅卷，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于直线检测的电子阅卷方法，通过拍照或扫描得到待评阅的纸质试卷的图像，对试卷图像进行边缘提取后得到试卷图像对应的边缘图像，采用图像识别与直线检测技术实现快速准确地对试卷中内容区域进行检测确定，提取试卷内容区域的信息内容后，统计得到试卷评阅结果。

有鉴于此，本发明提供一种基于直线检测的电子阅卷方法，包括：获取待评阅的试卷图像；对所述试卷图像进行边缘处理，消除深色边框，获得所述试卷图像对应的边缘图像；检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，根据所述直线确定所述试卷图像的内容区域；提取所述试卷图像的内容区域，根据所述内容区域的内容确定所述试卷的评阅结果。

优选地，所述对所述试卷图像进行边缘处理，获得所述试卷图像对应的边缘图像的步骤之前，还包括：调整所述试卷图像至预设的尺寸。

优选地，所述检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，根据所述直线确定所述试卷图像的内容区域的步骤之前，还包括：对所述试卷图像对应的边缘图像进行模糊处理。

优选地，所述检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，根据所述直线确定所述试卷图像的内容区域的步骤，具体为：选取所述边缘图像中与第一预设方向的夹角小于第一预设值的直线以及与第二预设方向的夹角小于第二预设值的直线；根据所述直线检测确定所述试卷图像中的内容区域。

优选地，所述根据所述直线检测确定所述试卷图像中的内容区域的步骤之前，还包括：获取试卷图像对应的试卷格式模板，根据所述试卷格式模板确定试卷内容区域分布信息，所述试卷内容区域为试卷信息区域、考生信息区域、答题区域或评分区域。

优选地，所述根据所述直线检测确定所述试卷图像中的内容区域的步骤，具体为：根据所述试卷内容区域分布信息，确定所述边缘图像中与所述试卷内容区域对应的图像子区域；根据所述图像子区域中的直线，检测确定所述试卷图像中的内容区域。

优选地，所述根据所述图像子区域中的直线，检测确定所述试卷图像中的内容区域的步骤，具体为：在所述图像子区域左侧边缘选取任意像素点P1以及在所述图像子区域右侧边缘选取任意像素点P2，计算像素点P1与像素点P2的连线P上像素值为255的像素点的数量是否符合预设条件，若是，则保留直线P，重复此步骤，得到第一直线集合；在所述图像子区域上侧边缘选取任意像素点L1以及在所述图像子区域下侧边缘选取任意像素点L2，计算像素点L1与像素点L2的连线L上像素值为255的像素点的数量是否符合预设条件，若是，则保留直线L，重复此步骤，得到第二直线集合；根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中与试卷内容区域对应的直线组合，确定所述试卷图像中的内容区域。

优选地，所述根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中与试卷内容区域对应的直线组合，确定所述试卷图像中的内容区域的步骤之前，还包括：将所述第一直线集合中彼此间距小于预设阈值的直线合并为一条直线，以及将所述第二直线集合中彼此间距小于预设阈值的直线合并为一条直线。

优选地，所述根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中与试卷内容区域对应的直线组合，确定所述试卷图像中的内容区域的步骤，具体为：根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中直线的长度以及所述第一直线集合和所述第二直线集合中直线的交点确定所述试卷的内容区域的尺寸和类型。

优选地，所述第一预设方向为垂直方向，所述第二预设方向为水平方向；或者，所述第一预设方向为水平方向，所述第二预设方向为垂直方向。

本发明基于直线检测的电子阅卷方法，根据试卷格式模板确定试卷的内容区域，通过拍照或扫描得到待评阅试卷的图像，对待评阅试卷图像中的对应区域的内容进行检测，识别并统计检测到的内容，进而获得试卷评阅结果。本发明基于直线检测的电子阅卷方法对试卷图像中内容区域进行识别的稳定性强、准确性高、适用范围广，能够应用于多种类型的试卷，实现试卷的自动评阅和结果统计，有效地降低了人工阅卷的工作负荷，显著地提高了试卷评阅的效率与准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1示出了本发明实施例的基于直线检测的电子阅卷方法的流程图；

图2示出了本发明试卷图像的示意图；

图3示出了本发明试卷图像对应的边缘图像的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，这仅仅是本发明的一些实施例，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本发明实施例的基于直线检测的电子阅卷方法的流程图。

本发明实施例的基于直线检测的电子阅卷方法，包括：步骤101，获取待评阅的试卷图像；步骤102，对所述试卷图像进行边缘处理，获得所述试卷图像对应的边缘图像；步骤103，检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，根据所述直线确定所述试卷图像的内容区域；步骤104，提取所述试卷图像的内容区域，根据所述内容区域的内容确定所述试卷的评阅结果。

在该技术方案中，通过对待评阅的纸质试卷进行拍照或扫描，得到试卷图像，对试卷图像进行边缘处理后，获取所述试卷图像对应的边缘图像，对试卷边缘图像中符合预设条件的直线进行检测，根据检测到的直线确定试卷图像中一个或多个内容区域对应的位置范围，通过检测并识别该内容区域中的内容，统计分析后得到该试卷的阅卷结果。

在上述技术方案中，所述步骤102之前，还包括：调整所述试卷图像至预设的尺寸。

在该技术方案中，通过拍照或扫描获得待评阅试卷的图像后，可以对试卷图像进行尺寸调整，使试卷图像具有统一的尺寸。例如，将原始试卷图像压缩至预设的尺寸，或者在原始试卷图像中截取预设尺寸的图像。

在上述技术方案中，所述步骤102，具体为：对所述试卷图像进行边缘提取，获得所述试卷图像对应的边缘图像；识别所述边缘图像中的干扰像素区域，对所述试卷图像中的对应区域进行像素修正。

在该技术方案中，对试卷图像进行边缘提取，例如，使用边缘检测算法对试卷图像提取边缘，得到试卷图像对应的边缘图像(该边缘图像为二值图像，其中0表示非边缘部分，255表示边缘部分)。由于通过扫描仪扫描纸质试卷时可能造成原始试卷图像中存在深色边框，影响后续阅卷处理的准确性，因此在对待评阅的试卷图像进行边缘提取之后，可以进一步地在该边缘图像中分别选取边缘图像的四条边缘上的每一像素点作为起始像素点，沿垂直于边缘图像边缘的方向向边缘图像的中心移动，在预设的移动距离范围内搜索距离边缘图像边缘最近的一个像素值为255的目标像素点(即跟踪边缘图像边缘最近的边缘点)，记录该目标像素点。在试卷图像中检测与该起始像素点与目标像素点对应的像素点之间的像素点是否符合预设条件，具体地，若所述像素点中90％的像素点的RGB三个通道值都小于200，则确定该试卷图像存在扫描过程中产生的深色边框，并将试卷图像中该区域的像素点的RGB值调整为(255，255，255)从而消除该深色边框。

在上述技术方案中，所述步骤103，具体为：对所述试卷图像对应的边缘图像进行模糊处理，检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，根据所述直线确定所述试卷图像的内容区域。

在该技术方案中，对所述试卷图像对应的边缘图像进行模糊处理，保证边缘曲线的连续与局部细节的检测，通过LSD算法(Line Segment Detection，直线检测)检测试卷边缘图像中符合预设条件的直线。例如，根据待评阅试卷的实际排版式样，通过直线检测算法检测试卷边缘图像中水平方向或垂直方向的直线。同时，由于对纸质试卷进行拍照或扫描得到试卷图像的过程中，可能存在一定角度的旋转，因此分别选取与水平方向夹角小于α的所有直线以及与垂直方向夹角小于β的所有直线，保留所述直线并根据所述直线确定试卷图像的内容区域，具体地，α及β可以均取15°。同样的，也可以新建与所述边缘图像尺寸相同的单通图像，调整所述单通图像中每一像素点的像素值为0，将所述符合预设条件的直线复制到所述单通图像中，调整所述直线中每一像素点的像素值为255，作为新的边缘图像进行后续处理。

在上述技术方案中，通过获取试卷图像对应的试卷格式模板，根据所述试卷格式模板确定试卷内容区域分布信息，所述试卷内容区域为试卷信息区域、考生信息区域、答题区域或评分区域。

在该技术方案中，由于待评阅试卷中通常包括试卷信息区域、考生信息区域、答题区域或评分区域等多个内容区域，通过获取试卷格式模板确定待评阅试卷中各个内容区域在试卷中的位置分布信息，在试卷评阅过程中可以准确地检测试卷图像中的特定的内容区域，进而获取该内容区域中的内容。具体地，选取试卷格式模板的边缘图像中的三个区域进行检测，三个区域高度相同，每个区域的高度范围均为[a×H,b×H]，其中H为边缘图像的高度值，a取值为1/6，b取值为3/5。第一个区域的宽度范围为[0,W/3]，第二个区域的宽度范围为[W/3,2w/3]，第三个区域的宽度范围为[2w/3,w]，其中，W为边缘图像的宽度值。分别统计三个选定区域中的像素值为255的像素点数量N1、N2和N3。由于试卷版式设计中，答题区域通常位于试卷的左侧区域或右侧区域，因此判断若N1＞c×N2，且N1＞d×N3，则确定试卷答题区域位于第一区域，即试卷的左侧区域；若N3＞c×N2，且N3＞d×N1，则确定试卷答题区域位于第三区域，即试卷的右侧区域。其中，c取值为2，d取值为1.5。

在上述技术方案中，根据所述试卷内容区域分布信息，确定所述试卷边缘图像中与试卷内容区域对应的图像子区域，根据所述图像子区域中的直线，检测确定所述试卷图像中的内容区域。

在该技术方案中，根据所述试卷内容区域的分布信息，选取所述试卷边缘图像中与试卷内容区域对应的图像子区域。由于试卷设计过程中，试卷内容区域通常由多条相交直线分隔形成多个内容子区域，例如每一题的答题区域。因此通过检测所述图像子区域中包含的直线，进一步确定试卷图像中的内容区域。具体地，在所述图像子区域左侧边缘选取任意像素点P1以及在所述图像子区域右侧边缘选取任意像素点P2，计算像素点P1与像素点P2的连线P上像素值为255的像素点的数量是否符合预设条件，例如，计算直线P所包含的像素点总数n以及直线P上像素值为255的像素点数量m，判断m/n是否大于T1，其中T1根据实际试卷图像取值，实际中可以为0.3，若是，则保留直线P，重复此步骤至不再有符合条件的直线被检测到，由此得到第一直线集合；以及，在所述图像子区域上侧边缘选取任意像素点L1以及在所述图像子区域下侧边缘选取任意像素点L2，计算像素点L1与像素点L2的连线L上像素值为255的像素点的数量是否符合预设条件，例如，计算直线L所包含的像素点总数r以及直线L上像素值为255的像素点数量t，判断t/r是否大于T2，其中T2根据实际试卷图像取值，实际中T2可以为0.4，若是，则保留直线L，重复此步骤至不再有符合条件的直线被检测到，由此得到第二直线集合；根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中与试卷内容区域对应的直线组合，确定所述试卷图像中的内容区域。

在上述技术方案中，对试卷边缘图像中与试卷内容区域对应的图像子区域进行直线匹配比对，获得第一直线集合和第二直线集合，根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中直线的长度确定试卷内容区域的范围，以及根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中直线的交点确定试卷内容区域中的多个内容子区域，进而根据多个内容子区域的大小确定试卷内容区域的类型。通过提取每个内容子区域中的内容，得到该内容区域的评阅结果。

本发明实施例的基于直线检测的电子阅卷方法，通过对待评阅试卷图像进行边缘检测，得到所述试卷图像所对应的边缘图像，根据边缘图像中的与试卷内容区域相对应的直线，确定试卷图像中的内容区域，对试卷图像中的多个内容区域进行分离和提取，检测识别该多个内容区域中的内容后，通过分析统计得到试卷的评阅结果。本发明实施例的基于直线检测的电子阅卷方法使试卷的排版和设计具有更高的自由度，同时在待评阅试卷的图像不具备较高的图像质量的情况下，也能够稳定准确地识别并输出各个内容区域的内容，统计得到试卷评阅结果。

再次声明，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，包括：

获取待评阅的试卷图像；

对所述试卷图像进行边缘处理，获得所述试卷图像对应的边缘图像；

检测所述边缘图像中符合预设条件的直线，并新建与所述边缘图像尺寸相同的单通图像，将所述符合预设条件的直线复制到所述单通图像中，得到新的边缘图像；

获取所述试卷图像对应的试卷格式模板，根据所述试卷格式模板确定试卷内容区域分布信息，并根据所述试卷内容区域分布信息，确定所述新的边缘图像中与所述试卷内容区域对应的图像子区域；

在所述图像子区域左侧边缘选取任意像素点P1以及在所述图像子区域右侧边缘选取任意像素点P2，计算像素点P1与像素点P2的连线P上像素值为255的像素点的数量是否符合预设条件，若是，则保留直线P，重复此步骤，得到第一直线集合；

在所述图像子区域上侧边缘选取任意像素点L1以及在所述图像子区域下侧边缘选取任意像素点L2，计算像素点L1与像素点L2的连线L上像素值为255的像素点的数量是否符合预设条件，若是，则保留直线L，重复此步骤，得到第二直线集合；

根据所述第一直线集合和所述第二直线集合中直线的长度以及所述第一直线集合和所述第二直线集合中直线的交点确定所述试卷的内容区域的尺寸和类型；

提取所述试卷图像中的内容区域的内容，根据所述内容区域的内容确定所述试卷的评阅结果。

2.根据权利要求1所述的基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，所述对所述试卷图像进行边缘处理，获得所述试卷图像对应的边缘图像的步骤之前，还包括：

调整所述试卷图像至预设的尺寸。

3.根据权利要求2所述的基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，所述检测所述边缘图像中符合预设条件的直线的步骤之前，还包括：

对所述试卷图像对应的边缘图像进行模糊处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，所述检测所述边缘图像中符合预设条件的直线的步骤，具体为：

选取所述边缘图像中与第一预设方向的夹角小于第一预设值的直线以及与第二预设方向的夹角小于第二预设值的直线。

5.根据权利要求1所述的基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，所述试卷内容区域包括试卷信息区域、考生信息区域、答题区域或评分区域。

6.根据权利要求1所述的基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，在得到第一直线集合和得到第二直线集合的步骤之后，还包括：

将所述第一直线集合中彼此间距小于预设阈值的直线合并为一条直线，以及将所述第二直线集合中彼此间距小于预设阈值的直线合并为一条直线。

7.根据权利要求4所述的基于直线检测的电子阅卷方法，其特征在于，所述第一预设方向为垂直方向，所述第二预设方向为水平方向；或者，所述第一预设方向为水平方向，所述第二预设方向为垂直方向。

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