CN111178268B - 练习册内容识别系统 - Google Patents

Abstract

一种答题卡内容识别系统，包括摄像单元、处理单元；所述摄像单元用于获取多张交错叠放的页面的影像信息，所述影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区；所述处理单元用于根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容。区别于现有技术，上述方案能够识别交错叠放的答题卡的最上方部分及残留部分。将覆盖区及非覆盖区的内容作为不同的页面进行识别。这样即便是摆放不整齐的答题卡也能够获得内容识别，通过区分未遮挡页面的内容及残留内容达到更好的答题卡有效图像内容提取的技术效果。方便后续的识别操作。如后续可以通过在遮挡残留页面中设置区域标记以供答题卡识别等。

Description

练习册内容识别系统

技术领域

本发明涉及在线教学领域，尤其涉及一种基于影像的答题内容识别优化技术。

背景技术

现有的答题卡，是光标阅读机输入信息的载体，是配套光标阅读机的各种信息录入表格的总称。信息卡将用户需要的信息转化为可选择的选项，供用户涂写。OMR设备根据信息点的涂与未涂和格式文件设置将信息还原。

信息卡的式样，是根据输入计算机的信息并按照光标阅读机的设计规范所要求的格式而设计的。

而在实际应用中，专用答题卡的识别导致用户在做题的时候需要在试卷和答题卡上来回切换填涂，容易导致填涂错误的情况发生，同时不利于识别批改。

发明内容

为此，需要提供一种新的练习册内容识别系统，解决现有技术用户答题不够方便，识别效率不足的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种练习册内容识别系统，包括摄像单元、处理单元；所述练习册为多张答题卡沿同一侧边缘装订成册，各答题卡另一侧上印制有答题区；

所述摄像单元用于获取多张交错叠放的页面的影像信息，所述影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区；

所述处理单元用于根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容。

具体地，所述交错叠放的页面包括，

上方页面覆盖在下方页面左侧区域；

或上方页面覆盖下方页面右侧区域；

或上方页面覆盖下方页面上侧区域；

或上方页面覆盖下方页面下侧区域；

或上方页面覆盖下方页面左上侧区域；

或上方页面覆盖下方页面右上侧区域；

或上方页面覆盖下方页面左下侧区域；

或上方页面覆盖下方页面右下侧区域。

可选地，未遮挡页面内容或残留内容中包括区域标记。

具体地，所述处理单元还用于识别未遮挡页面内容或残留内容的至少两个区域标记，校正拍照图像的畸变，所述页面包括设置于右侧的答题区。

具体地，所述区域标记为标记对，所述处理单元还用于当其中至少一个标记被识别，且至少一个标记未被识别时，判定该页面未按指定要求摆放。

具体地，所述处理单元还用于在影像中未能识别到期待的某个区域标记，判定缺少期待页面。

具体地，所述非覆盖区域还包括了页码信息，所述通过识别页码信息判断多张叠放的试题纸是否乱序。

进一步地，还包括提示单元，所述提示单元用于发出声或光信号，所述处理单元还用于在为页面未按指定要求摆放或缺少该期待页面或乱序时使能提示单元。

具体地，所述区域标记为AR码。

区别于现有技术，上述方案在用户将练习册的一侧边缘交错叠放后，能够识别其中页面的最上方部分及残留部分。将覆盖区及非覆盖区的内容作为不同的页面进行识别。同时非装订缘一侧设置有答题区，能够通过区分未遮挡页面的内容及残留内容达到更好的答题区内容提取的技术效果。方便后续的识别操作。

附图说明

图1为具体实施方式所述的页面内容识别系统模块图；

图2为具体实施方式所述的试题纸摆放示意图；

图3为具体实施方式所述的页面内容识别方法流程图；

图4为具体实施方式所述的页面内容识别方法流程图；

图5为具体实施方式所述的答题卡生成方法流程图；

图6为具体实施方式所述的答题卡生成系统模块图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，一种页面内容识别系统，包括摄像单元100、处理单元102、所述摄像单元100用于获取多张交错叠放的页面的影像信息，所述影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区。所述处理单元102用于根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容。在我们的实施例中交错叠放的页面包括，上方页面覆盖在下方页面左侧区域；或上方页面覆盖下方页面右侧区域；或上方页面覆盖下方页面上侧区域；或上方页面覆盖下方页面下侧区域；或上方页面覆盖下方页面左上侧区域；或上方页面覆盖下方页面右上侧区域；或上方页面覆盖下方页面左下侧区域；或上方页面覆盖下方页面右下侧区域。上述页面覆盖方式就会导致有未遮挡部分和遮挡部分的残留内容之分。我们可以通过摄录并区分它们，来达到将图像分区为不同的所在页面的技术效果。具体可以通过识别最上层页面的内容位置，判断其所在页面的边缘朝向，如页面上的内容通常可以被识别为一个矩形的范围，该矩形的边向外围平行扩展通常就是页面的边缘朝向。在矩形边向外平行扩展的过程中寻找最先接触的内容范围可以判定为其覆盖的下方页面的残留内容。具体的内容关联范围判定过程可以根据图像识别领域的连通域算法确定。通过上述内容识别系统，达到了识别多张交错的页面间分属不同页面的内容的效果。

我们以页面为试题纸104或称答题纸、答题卡为例进行下列介绍，此时图1可作为答题卡内容识别系统，包括摄像单元100、处理单元102；所述摄像单元100用于获取多张交错叠放的页面的影像信息，所述影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区。所述处理单元102用于根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容。试题纸上分为题目区及答题区，所述试题纸上有页码信息，所述答题区上有区域标记。因此，未遮挡页面内容或残留内容中均可以包括区域标记。首先，相对于设置专用答题卡的方案，试题纸上的题目区与答题区的分置能够起到方便答题者作答的作用，同时避免了答错题号。通过答题区引导用户将答案集中到小区域，也能够方便摄像单元对答题信息的摄录。如先引导用户在答完题之后将试题纸叠放，通过摄像机架设在如桌面上方等位置，来获取叠放的试题纸的叠放顺序，用户可以根据提示来叠放试题纸露出相关的区域，如试题纸上载有页码信息或区域标记的部分被露出，而在这种情况下，处理单元就能够识别试题纸的摆放关系是否符合要求。若摆放关系正确，则系统就能够通过一次影像获取、影像传输将用户答题的部分进行后端的呈现，这里的后端可以是云端存储或第三端批改呈现。均达到了节约时间、节约数据传输带宽的效果。

作为本方案的一个实施例，所谓页码信息可以是对于试题纸的编号，如1、2、3等数字印刷在试题纸上，靠近答题区或靠近纸边缘设计为佳。当如此做，试题纸在被叠放时错开对应位置，即可通过识别特定位置的页码数字就可以判断是否乱序。图2给出了一种依次方法叠放的实施方式，通过露出的页码信息来提供判断依据。为了避免单纯的数字容易误识别的问题，我们通过AR码来作为区域标记，当然还可以选择二维码、条形码等设置方式。该区域标记可以设置在答题区中，也可以靠近纸边缘设置，图2的实施例中的十字星和六芒星位置标示了区域标记位置的设计实例。AR码至少记录了对应的试题纸ID，该ID起到了页码信息的作用，所述区域标记存储在存储单元104，存储单元可以设置在云端，也可以是设置在本地。处理单元102被配置为识别试题纸ID判断多张叠放的试题纸是否乱序，如区域标记设置在试题纸右边缘的答题区时候，正确的叠放顺序应当是从前到后的试题纸露出的区域标记在空间位置上呈从左到右的关系，则处理单元被配置为识别图中出现的区域标记对应的页码信息是否从左至右满足预设顺序。通过上述方案，解决了通过设置页码信息判断多张试题纸之间叠放位置关系的问题，更好地方便了对答题内容的采集。

其他一些实施例中，区域标记可以设置为两个以上，识别未遮挡页面内容或残留内容的至少两个区域标记，校正拍照图像的畸变。具体的校正方法可以通过两个以上的区域标记的位置关系来调整图像的畸变使之成为正投影，也可以通过识别单个标记的形状畸变来进行整体图像的畸变校正。

在另一些实施例中，所述区域标记为在单页试题纸上设置的标记对，还是以区域标记为AR码为例，即每个试题纸的答题区上包括两个区域标记，每个标记对应一个ID。所述处理单元被配置为通过影像信息识别标记对，当标记对的其中一个标记未被时识别为试题纸未按照要求摆放，如未完整露出答题区。在其中一些优选的实施方式中，可以将两个区域标记设置在靠近题目区一侧，二者的连线作为答题区与题目区的分界线或与分界线平行，则一旦其中一个区域标记未被处理单元检测到，则说明其中其上覆盖的答题纸摆放不齐，很可能导致答题区露出不全。通过上述方案，解决了通过设置区域标记判断多张试题纸之间叠放是否露出完全的问题，更好地方便了对答题内容的采集。

在另一些实施例中，还是以区域标记为AR码为例，区域标记对应一个ID，所述处理单元被配置为通过影像信息识别区域标记的内容，当某页试题纸对应的区域标记缺失则识别为缺页。还可以将区域标记设置为在单页试题纸上的标记对，当其中一组的标记对均缺失时，判断为试题缺页。通过上述方案，解决了通过设置区域标记判断多张试题纸是否缺页的问题，更好地方便了对答题内容的采集。

优选的实施例中，所述答题区设置于试题纸的右边缘，试题纸的左右两部分分列题目区与答题区更加符合一般人的阅读习惯。通过上述设置能够提升本技术方案的实用性。

进一步地，在图1中我们看到，系统还包括提示单元106，所述提示单元106用于发出声或光信号，如可以设置为喇叭、显示屏、闪光灯等多种提示元件。提示单元106与处理单元102连接，处理单元可以向提示单元发送使能信号，也可以直接控制提示单元。为了达到增强实用性，提示用户的效果，我们设置处理单元在判断试题纸未完整露出答题区或识别试题纸缺页或试题纸乱序时使能提示单元。以提示单元为系统中的智能语音助手(可以移植现有技术)为例，当判断试题纸的摆放关系出现问题时，可以通过语音助手播报：“有缺页，请按照顺序摆放”，“请将试题纸平行摆放整齐”，等等。还可以同时在显示屏上播放预设的动画画面，有助于用户理解如何正确摆放。通过上述方案，能够帮助用户正确使用本系统，引导用户配合试题纸进行正确的叠放，更好地进行答题内容的采集，能够提升本技术方案的实用性。

其他一些具体的实施例中，所述处理单元102还用于划分影像信息中的答题区内容，送入批改单元108。在试题纸被正确摆放的情况下，答题区内容的提取变得非常方便，我们的方案在针对多张试题纸的综合内容提取具有很大的优势，以答题区位于试题纸右边缘为例，结合上述设置特点，只需要识别最上层的答题区的区域标记对，该标记对连线的右侧部分的内容都可以提取为答题区内容。同时又不影响客户在做题的时候进行正常的作答。所述批改单元可以借用现有的技术，在后端处理器、云端服务器嵌入智能文字识别的AI，也可以发送到批改人员端，接收批改人员的批改、备注信息等。通过与批改端连接，能够达到提取答题信息并进行批改的技术效果。

作为一个优选的实施方式，上述页面识别系统还可以专属用于练习册内容识别，而并不需要做出额外改进。我们的练习册为上述任一实施例的答题卡装订成册。具体地，可以参看图1，一种练习册内容识别系统，包括摄像单元100、处理单元102；所述练习册为多张答题卡沿同一侧边缘装订成册，各答题卡另一侧上印制有答题区；所述摄像单元用于获取多张交错叠放的页面的影像信息，所述影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区；所述处理单元用于根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容。在这里，甚至可以在对图像内容进行识别时，仅考虑上方页面覆盖在下方页面左侧区域，和上方页面覆盖下方页面右侧区域的识别算法。或者是调高上方页面覆盖在下方页面左侧区域，和上方页面覆盖下方页面右侧区域的识别算法的优先级。因为在成册的练习册的内容识别领域中，将答题卡的上边缘或左边缘装订成册的做法最为常见，则此时，只需要引导用户或折、或卷练习册将答题区及其上的区域标记正确露出即可。能够通过区分未遮挡页面的内容及残留内容达到更好的答题区内容提取的技术效果。方便后续的识别操作。也同样可以根据识别到的区域标记的内容向用于做出提示和对摄录到的内容进行识别。

相应地，在图3所示的实施例中，我们还介绍一种页面内容识别方法，包括如下步骤：S300获取多张交错叠放的页面的影像信息。这里的影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区；

S302根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容。达到了识别多张交错的页面间分属不同页面的内容的效果。

其他一些进一步的实施例中，未遮挡页面内容或残留内容中包括区域标记。我们还进行步骤，S304通过区域标记判断页面之间的叠放关系。通过该步骤，能够解决识别页面的摆放关系是否符合要求的问题。若摆放关系正确，则能够通过一次影像获取和传输多张页面内容。达到了节约时间、节约数据传输带宽的效果。具体的应用例中，当页面为答题卡时，也可以执行步骤S300-S304,通过上述步骤在一次影像获取的结果中就能够传输和识别多张答题卡的答题区内容。还可以将上述方法改为练习册内容识别方法，同样可以执行步骤S300-S304。在这里，甚至可以在对图像内容进行识别时，仅考虑上方页面覆盖在下方页面左侧区域，和上方页面覆盖下方页面右侧区域的识别算法。或者是调高上方页面覆盖在下方页面左侧区域，和上方页面覆盖下方页面右侧区域的识别算法的优先级。

在一些具体的实施例中，我们以区域标记为AR码为例。所述区域标记为在单页试题纸上设置的标记对，

如图4所示，我们以页面为试题纸为例，方法还包括步骤，S3041通过影像信息识别标记对，当标记对的其中一个标记未被时识别为页面未按照要求摆放，这种未按要求摆放可以是未完整露出答题区。还可以包括步骤S3042，通过影像信息识别区域标记的内容，当某页试题纸对应的区域标记缺失则识别为缺页。所述区域标记还可以包括页码信息，还包括步骤S3043，通过影像信息识别页码信息判断多张叠放的试题纸是否乱序。

具体的一些实施例中，还包括步骤，S306在识别试题纸的摆放关系异常时发出提示信号。通过上述方案能够帮助用户正确使用本系统，引导用户配合试题纸进行正确的叠放，更好地进行答题内容的采集，能够提升本技术方案的实用性。

进一步地，还包括步骤，S308划分影像信息中的答题区内容，送入批改单元。通过与批改端连接，能够达到提取答题信息并进行批改的技术效果。

为了更好地进行内容识别，我们还进行一种页面生成方法，包括如下步骤，在页面上划分非识别区和识别区，识别区上印刷有区域标记，非识别区可以正常印刷，所述的区域标记用于被摄像头拍摄后识别页面之间的叠放关系，这里的区域标记可以是页码，也可以是带有每个页面ID信息的特征码，如二维码、AR码等等。具体地，所述区域标记为标记对，不同页面的标记对所携带的信息不同，区域标记与相关页面的对应关系在生成时就被记录在存储介质中，不同页面的标记对还可记载有页面之间的顺序关系，也可以记录在存储介质中。通过分析比对存储介质中的区域标记能够如前文中所述的那样识别页面之间的叠放关系是否正确。

在其他一些实施例中，为了更有利于试题答题，以及后续的识别批改，以上述页面为答题卡为例，我们还对应设计了一种答题卡生成方法，这里请看图5，包括如下步骤，S500接受用户试题选择信息，S502当选择的试题需要打印多张试题纸时，在每个试题纸上均设置题目区及答题区，在试题纸的题目区设置用户选择的试题，在试题纸的答题区设置相应的答题参照符，这里的答题参照符包括可以为数字代表的题号、横线的填空处、方格或圆环形的填涂处等等。各试题与对应的答题参照符在水平方向上对应；每张试题纸的答题区位于试题纸的同侧；所述答题区包括区域标记，这里的区域标记可以是带有每张试题纸ID信息的二维码、条形码或是AR码。所述试题纸包括页码信息，页码信息可以是直接印制的数字，也可以通过区域标记附带表示。通过上述步骤，根据用户的试题选择，将试题设置在不同页答题纸的题目区位置，而答题区统一设置在左侧或右侧，这样使得在作答完成交由计算机摄录的时候只需对答题区部分的区域标记进行识别就能够正确获得一整套试题的答题资料。从而方便后端的批改识别。

在其他一些进一步的实施例中，所述区域标记为标记对，所述标记对的连线分割题目区与答题区。通过上述设计，能够使得计算机在摄录的时候通过试题纸上的标记对判断答题区是否有遮挡，从而满足检测试题纸是否完整露出的需求。

另一些实施例中，我们设计了一种页面生成系统，包括页面排版单元、印制单元，所述页面排版单元用于在页面上划分非识别区和识别区，识别区上设置有区域标记，印制单元用于印制页面，所述的区域标记用于被摄像头拍摄后识别页面之间的叠放关系。页面生成系统还包括存储介质，区域标记与相关页面的对应关系在生成时就被记录在存储介质中，不同页面的标记对还可记载有页面之间的顺序关系，也可以记录在存储介质中。通过分析比对存储介质中的区域标记能够如前文中所述的那样识别页面之间的叠放关系是否正确。

在图6所示的实施例中，以页面为答题卡为例，非识别区和识别区分别对应题目区和答题区，还进行如下设计，一种答题卡生成系统，包括题库单元600、试题排版单元602、印制单元604，

所述题库单元接受用户的试题选择，将所选的试题发送至试题排版单元，所述试题排版单元用于在试题需要打印为多张试题纸时，在每个试题纸上均设置题目区及答题区，在试题纸的题目区设置用户选择的试题，在试题纸的答题区设置相应的答题参照符，各试题与对应的答题参照符在水平方向上对应；每张试题纸的答题区位于试题纸的同侧；所述印制单元用于将试题排版单元的设置结果打印至试题纸上。其中，题库单元可以是系统的数据库模块，排版单元可以采用现有的排版脚本嵌入系统中实现例如对于A4纸的排版。印制单元可以为打印机，答题参照符包括数字、横线、方格或圆环。通过上述系统，用户可以自主进行试题选择，将试题设置在不同页答题纸的题目区位置，而答题区统一设置在左侧或右侧，不影响用户在答题时候的效率，无需将答案誊抄到专门的答案纸上。这样使得在作答完成交由计算机摄录的时候只需对答题区部分的区域标记进行识别就能够正确获得一整套试题的答题资料。从而方便后端的批改识别。

具体地，所述区域标记为标记对，所述标记对的连线分割题目区与答题区。通过上述设计，能够使得计算机在摄录的时候通过试题纸上的标记对判断答题区是否有遮挡，从而满足检测试题纸是否完整露出的需求。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种练习册内容识别系统，其特征在于，包括摄像单元、处理单元、试题排版单元、批改单元；所述练习册为多张答题卡沿同一侧边缘装订成册，各答题卡另一侧上印制有答题区；页面通过如下方式生成：试题排班单元接受用户试题选择信息，当选择的试题需要打印多张试题纸时，在每个试题纸上均设置题目区及答题区，在试题纸的题目区设置用户选择的试题，在试题纸的答题区设置相应的答题参照符，每张试题纸的答题区位于试题纸的同侧，还包括区域标记，所述区域标记为AR码标记对，所述标记对的连线分割题目区与答题区；

所述摄像单元用于获取多张交错叠放的页面的影像信息，所述影像信息包括最上方页面的全部或部分，以及下方页面未被上方页面覆盖的非覆盖区；

所述处理单元用于根据所述影像信息识别交错叠放的未遮挡页面的内容及被遮挡页面的非覆盖区残留内容，还用于识别最上层页面的内容位置，判断其所在页面的边缘朝向，根据图像识别领域的连通域算法判定内容关联范围，确定页面上的内容的矩形的范围，矩形的范围边向外围平行扩展得到页面的边缘朝向，在矩形边向外平行扩展的过程中寻找最先接触的内容范围可以判定为其覆盖的下方页面的残留内容，通过影像信息识别区域标记的内容，当某页试题纸对应的区域标记缺失则识别为缺页；或通过影像信息识别页码信息判断多张叠放的试题纸是否乱序；

所述处理单元还用于划分影像信息中的答题区内容，送入批改单元。

2.根据权利要求1所述的练习册内容识别系统，其特征在于，所述交错叠放的页面包括，

上方页面覆盖在下方页面左侧区域；

或上方页面覆盖下方页面右侧区域；

或上方页面覆盖下方页面上侧区域；

或上方页面覆盖下方页面下侧区域；

或上方页面覆盖下方页面左上侧区域；

或上方页面覆盖下方页面右上侧区域；

或上方页面覆盖下方页面左下侧区域；

或上方页面覆盖下方页面右下侧区域。

3.根据权利要求1所述的练习册内容识别系统，其特征在于，所述处理单元还用于识别未遮挡页面内容或残留内容的至少两个区域标记，校正拍照图像的畸变。

4.根据权利要求1所述的练习册内容识别系统，其特征在于，还包括提示单元，所述提示单元用于发出声或光信号，所述处理单元还用于在为页面未按指定要求摆放或缺少期待页面或乱序时使能提示单元。

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