CN112163529A - 一种试卷统分的系统及方法 - Google Patents

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CN112163529A CN202011059249.1A CN202011059249A CN112163529A CN 112163529 A CN112163529 A CN 112163529A CN 202011059249 A CN202011059249 A CN 202011059249A CN 112163529 A CN112163529 A CN 112163529A
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Abstract

本发明公开了一种试卷统分的系统及方法，系统包括有出卷模块、图像采集模块、图像预处理模块、图像识别模块和统分模块。利用本发明系统和方法进行统分，只需要在组卷时实现明确试卷的相关信息，在采集试卷的图像后，系统自动定位、识别、统分和记录，能够有效提高统分的准确性，大大降低教师的工作量。

Description

一种试卷统分的系统及方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种试卷统分的系统及方法。
背景技术
当前绝大部分学校考试试卷依然采用人工阅卷方式，通常是在阅卷后将每道题目的分数统一填到试卷首页分数栏，或将统计的分数标注在对应题目边缘，仍是需要人工核算总分，核算完全部总分还需人工录入到学生成绩单或计算机中。这种方式给教师带来巨大的工作量，且人工计算总分无论是用心算还是用计算器都比较容易出错，为了降低出错率，一份试卷往往需要反复核算多次，同时人工录入成绩的过程也容易出错。
CN111367451A(公开日：2020.07.03)公开了一种网络阅卷手写计分的方法及系统，需要对试卷各题的答题区进行图像识别定位，效率并不高，且打分框与切分区域有50％重合关联的要求。无论是答题区分割还是打分框的关联关系都对答题卡有着一定的要求。且该技术方案并未提供切割答题区的方法，也未对统分结果进一步分析。
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发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种试卷统分的系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种试卷统分的系统，包括有出卷模块、图像采集模块、图像预处理模块、图像识别模块和统分模块；
所述出卷模块用于供教师按照年级、科目、章节、知识点、题目难易程度，自主从试题库中选取题目组卷，并明确所采用试卷的信息，试卷的信息包括宽Width、高Hight、学生信息填写区域，以及对试卷中各题目进行打分的区域；所述学生信息填写区域的位置以左上角坐标(Iltx，Ilty)与右下角坐标(Irbx，Irby)确定；对试卷中第i题进行打分的区域的位置通过左上角坐标(Miltx，Milty)与右下角坐标(Mirbx，Mirby)确定；
图像采集模块用于采集需要统分的试卷的原图；
图像预处理模块用于对图像采集模块采集得到的原图进行预处理，得到矫正后的试卷的矩形图片，并获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto；
图像识别模块用于对图像预处理模块获得的矩形图片进行识别，识别获得试卷上的学生信息和各题目的打分结果；具体过程为：
①在图像预处理模块获得的矩形图片中获取学生信息填写区域的左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)，并进行裁剪；左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)通过如下公式获得：
RatioW＝Wphoto/Width (1)；
RatioH＝Hphoto/Hight (2)；
Figure BDA0002711847550000031
②将①中裁剪得到的学生信息填写区域图片利用文字识别工具识别得到学生信息并保存；
③在图像预处理模块获得的矩形图片中获取各个题目的打分区域并裁剪；第i题的打分区域的左上角坐标(MPiltx，MPilty)及右下角坐标(MPirtx，MPirty)由如下公式获得：
Figure BDA0002711847550000041
④将③中裁剪得到的各个题目的打分区域图片利用文字识别工具识别各个题目的打分结果并保存；
统分模块用于将图像识别模块识别获得的各个题目的打分结果进行加总得到总分。
进一步地，上述系统中，所述图像采集模块为扫描仪或电子设备摄像头。
进一步地，上述系统中，所述图像预处理模块进行预处理的过程为：
1)将原图保存，并复制一份用于识别的图像副本Pcopy；
2)对Pcopy进行灰度处理和自适应阈值的二值化操作；
3)对2)处理得到的图像依次进行膨胀、腐蚀、膨胀的操作，去除试卷中的噪声；
4)对3)处理获得的图像进行边缘检测；
5)对4)处理获得的图像进行边缘提取，获取面积最大的矩形的四个角点；
6)得出5)中所获得四个角点的最小外接矩形；
7)利用5)中获得的角点与6)中所获得的最小外接矩形对原图进行透射变换，将原图矫正，得出四个角点矫正后的坐标并在经矫正的原图中将对应的矩形图片截取下来，进一步获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto。
进一步地，上述系统中，所述统分模块还用于利用总分和学生信息生成该学生的本次考试得分报表。
更进一步地，上述系统中，所述本次考试得分报表中还包括有该学生的学校、年级、年龄、性别的信息。
更进一步地，上述系统中，所述本次考试得分报表中还包含有考试科目、任课老师、考试时间、考试用时、班级平均分、班级最高分、班级最低分、年级平均分、年级最高分、年级最低分、单题平均分、单题最高分、单题最低分的信息。
本发明还提供一种利用上述试卷统分的系统的方法，包括如下步骤：
S1、教师在出卷模块中按照年级、科目、章节、知识点、题目难易程度，自主从试题库中选取题目组卷，并明确所采用试卷的信息，试卷的信息包括宽Width、高Hight、学生信息填写区域，以及对试卷中各题目进行打分的区域；所述学生信息填写区域的位置以左上角坐标(Iltx，Ilty)与右下角坐标(Irbx，Irby)确定；对试卷中第i题进行打分的区域的位置通过左上角坐标(Miltx，Milty)与右下角坐标(Mirbx，Mirby)确定；
S2、教师对试卷完成打分后，利用图像采集模块采集试卷的原图；
S3、图像预处理模块对图像采集模块采集得到的原图进行预处理，得到矫正后的试卷的矩形图片，并获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto；
S4、图像识别模块对图像预处理模块获得的矩形图片进行识别，识别获得试卷上的学生信息和各题目的打分结果；具体过程为：
S4.1、在图像预处理模块获得的矩形图片中获取学生信息填写区域的左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)，并进行裁剪；左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)通过如下公式获得：
RatioW＝Wphoto/Width (1)；
RatioH＝Hphoto/Hight (2)；
Figure BDA0002711847550000061
S4.2、将步骤S4.1中裁剪得到的学生信息填写区域图片利用文字识别工具识别得到学生信息并保存；
S4.3、在图像预处理模块获得的矩形图片中获取各个题目的打分区域并裁剪；第i题的打分区域的左上角坐标(MPiltx，MPilty)及右下角坐标(MPirtx，MPirty)由如下公式获得：
Figure BDA0002711847550000062
S4.4、将步骤S4.3中裁剪得到的各个题目的打分区域图片利用文字识别工具识别各个题目的打分结果并保存；
S5、统分模块用于将图像识别模块识别获得的各个题目的打分结果进行加总得到总分并进行保存。
进一步地，上述方法中，步骤S3的具体过程为：
S3.1、将原图保存，并复制一份用于识别的图像副本Pcopy；
S3.2、对Pcopy进行灰度处理和自适应阈值的二值化操作；
S3.3、对步骤S3.2处理得到的图像依次进行膨胀、腐蚀、膨胀的操作，去除试卷中的噪声；
S3.4、对步骤S3.3处理获得的图像进行边缘检测；
S3.5、对步骤S3.4处理获得的图像进行边缘提取，获取面积最大的矩形的四个角点；
S3.6、得出步骤S3.5中所获得四个角点的最小外接矩形；
S3.7、利用步骤S3.5中获得的角点与步骤S3.6中所获得的最小外接矩形对原图进行透射变换，将原图矫正，得出四个角点矫正后的坐标并在经矫正的原图中将对应的矩形图片截取下来，进一步获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto。
本发明的有益效果在于：
1、在本发明中，可以事先明确对试卷中各题的打分框或首页分数栏中的打分区域，因此在教师评分过程中没有过多限制，可以在题目边缘的打分框打分，也可以在首页分数栏中打分。
2、本发明不要求在试卷上作识别标记，因此对试卷的形式并无过多限制；
3、对各种拍摄设备有较高的适应能力，不要求必须要通过扫描仪一比一扫描，还可以借助其他具有拍摄能力的电子设备进行拍摄；
4、本发明通过坐标定点识别各个题目的打分结果，识别准确率高。
利用本发明系统和方法进行统分，只需要在组卷时实现明确试卷的相关信息，在采集试卷的图像后，系统自动定位、识别、统分和记录，能够有效提高统分的准确性，大大降低教师的工作量。
具体实施方式
以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
本实施例提供一种试卷统分的系统，包括有出卷模块、图像采集模块、图像预处理模块、图像识别模块和统分模块；
所述出卷模块用于供教师按照年级、科目、章节、知识点、题目难易程度，自主从试题库中选取题目组卷，并明确所采用试卷的信息，试卷的信息包括宽Width、高Hight、学生信息填写区域，以及对试卷中各题目进行打分的区域；所述学生信息填写区域是指学生填写姓名和学号的区域，其位置以左上角坐标(Iltx，Ilty)与右下角坐标(Irbx，Irby)确定；对试卷中第i题进行打分的区域是指第i题的打分框区域或第i题在首页分数栏中的打分区域，其位置通过左上角坐标(Miltx，Milty)与右下角坐标(Mirbx，Mirby)确定。
图像采集模块用于采集需要统分的试卷的原图，图像采集时需要将整张试卷拍摄进去。所述图像采集模块可以是扫描仪、电子设备摄像头等。
图像预处理模块用于对图像采集模块采集得到的原图进行预处理，具体过程为：
1)将原图保存，并复制一份用于识别的图像副本Pcopy。
2)对Pcopy进行灰度处理和自适应阈值的二值化操作。
3)对2)处理得到的图像依次进行膨胀、腐蚀、膨胀的操作，去除试卷中的内容、线条干扰等噪声。
4)对3)处理获得的图像进行边缘检测。
5)对4)处理获得的图像进行边缘提取，获取面积最大的矩形的四个角点。
6)得出5)中所获得四个角点的最小外接矩形；
7)利用5)中获得的角点与6)中所获得的最小外接矩形对原图进行透射变换，将原图矫正，得出四个角点矫正后的坐标并在经矫正的原图中将对应的矩形图片(即经矫正的试卷图像)截取下来，进一步获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto。
图像识别模块用于对图像预处理模块获得的矩形图片进行识别，识别获得试卷上的学生信息和各题目的打分结果。具体过程为：
①在图像预处理模块获得的矩形图片中获取学生信息填写区域的左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)，并进行裁剪；左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)通过如下公式获得：
RatioW＝Wphoto/Width (1)；
RatioH＝Hphoto/Hight (2)；
PIltx＝RatioW*Iltx (3)；
PIrbx＝RatioW*Irbx
PIlty＝RatioH*Ilty
PIrby＝RatioH*Irby
②将①中裁剪得到的学生信息填写区域图片利用文字识别工具识别得到学生信息并保存；
③在图像预处理模块获得的矩形图片中获取各个题目的打分区域并裁剪；第i题的打分区域的左上角坐标(MPiltx，MPilty)及右下角坐标(MPirtx，MPirty)由如下公式获得：
Figure BDA0002711847550000101
④将③中裁剪得到的各个题目的打分区域图片利用文字识别工具识别各个题目的打分结果并保存。
统分模块用于将图像识别模块识别获得的各个题目的打分结果进行加总得到总分。
进一步地，所述统分模块还利用总分和学生信息生成该学生的本次考试得分报表。
进一步地，所述本次考试得分报表中还包括有该学生的学校、年级、年龄、性别的信息。
进一步地，所述本次考试得分报表中还包含有考试科目、任课老师、考试时间、考试用时、班级平均分、班级最高分、班级最低分、年级平均分、年级最高分、年级最低分、单题平均分、单题最高分、单题最低分的信息。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述系统的方法：
S1、教师在出卷模块中按照年级、科目、章节、知识点、题目难易程度，自主从试题库中选取题目组卷，并明确所采用试卷的信息，试卷的信息包括宽Width、高Hight、学生信息填写区域，以及对试卷中各题目进行打分的区域；所述学生信息填写区域的位置以左上角坐标(Iltx，Ilty)与右下角坐标(Irbx，Irby)确定；对试卷中第i题进行打分的区域的位置通过左上角坐标(Miltx，Milty)与右下角坐标(Mirbx，Mirby)确定；
S2、教师对试卷完成打分后，利用图像采集模块采集试卷的原图；
S3、图像预处理模块对图像采集模块采集得到的原图进行预处理，具体过程为：
S3.1、将原图保存，并复制一份用于识别的图像副本Pcopy。
S3.2、对Pcopy进行灰度处理和自适应阈值的二值化操作。
S3.3、对步骤S3.2处理得到的图像依次进行膨胀、腐蚀、膨胀的操作，去除试卷中的内容、线条干扰等噪声。
S3.4、对步骤S3.3处理获得的图像进行边缘检测。
S3.5、对步骤S3.4处理获得的图像进行边缘提取，获取面积最大的矩形的四个角点。
S3.6、得出步骤S3.5中所获得四个角点的最小外接矩形；
S3.7、利用步骤S3.5中获得的角点与步骤S3.6中所获得的最小外接矩形对原图进行透射变换，将原图矫正，得出四个角点矫正后的坐标并在经矫正的原图中将对应的矩形图片截取下来，进一步获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto。
S4、图像识别模块对图像预处理模块获得的矩形图片进行识别，识别获得试卷上的学生信息和各题目的打分结果；具体过程为：
S4.1、在图像预处理模块获得的矩形图片中获取学生信息填写区域的左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)，并进行裁剪；左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)通过如下公式获得：
RatioW＝Wphoto/Width (1)；
RatioH＝Hphoto/Hight (2)；
Figure BDA0002711847550000121
S4.2、将步骤S4.1中裁剪得到的学生信息填写区域图片利用文字识别工具识别得到学生信息并保存；
S4.3、在图像预处理模块获得的矩形图片中获取各个题目的打分区域并裁剪；第i题的打分区域的左上角坐标(MPiltx，MPilty)及右下角坐标(MPirtx，MPirty)由如下公式获得：
Figure BDA0002711847550000122
S4.4、将步骤S4.3中裁剪得到的各个题目的打分区域图片利用文字识别工具识别各个题目的打分结果并保存。
S5、统分模块用于将图像识别模块识别获得的各个题目的打分结果进行加总得到总分并进行保存。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种试卷统分的系统，其特征在于，包括有出卷模块、图像采集模块、图像预处理模块、图像识别模块和统分模块；
所述出卷模块用于供教师按照年级、科目、章节、知识点、题目难易程度，自主从试题库中选取题目组卷，并明确所采用试卷的信息，试卷的信息包括宽Width、高Hight、学生信息填写区域，以及对试卷中各题目进行打分的区域；所述学生信息填写区域的位置以左上角坐标(Iltx，Ilty)与右下角坐标(Irbx，Irby)确定；对试卷中第i题进行打分的区域的位置通过左上角坐标(Miltx，Milty)与右下角坐标(Mirbx，Mirby)确定；
图像采集模块用于采集需要统分的试卷的原图；
图像预处理模块用于对图像采集模块采集得到的原图进行预处理，得到矫正后的试卷的矩形图片，并获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto；
图像识别模块用于对图像预处理模块获得的矩形图片进行识别，识别获得试卷上的学生信息和各题目的打分结果；具体过程为：
①在图像预处理模块获得的矩形图片中获取学生信息填写区域的左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)，并进行裁剪；左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)通过如下公式获得：
RatioW＝Wphoto/Width (1)；
RatioH＝Hphoto/Hight (2)；
Figure FDA0002711847540000021
②将①中裁剪得到的学生信息填写区域图片利用文字识别工具识别得到学生信息并保存；
③在图像预处理模块获得的矩形图片中获取各个题目的打分区域并裁剪；第i题的打分区域的左上角坐标(MPiltx，MPilty)及右下角坐标(MPirtx，MPirty)由如下公式获得：
Figure FDA0002711847540000022
④将③中裁剪得到的各个题目的打分区域图片利用文字识别工具识别各个题目的打分结果并保存；
统分模块用于将图像识别模块识别获得的各个题目的打分结果进行加总得到总分。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块为扫描仪或电子设备摄像头。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像预处理模块进行预处理的过程为：
1)将原图保存，并复制一份用于识别的图像副本Pcopy；
2)对Pcopy进行灰度处理和自适应阈值的二值化操作；
3)对2)处理得到的图像依次进行膨胀、腐蚀、膨胀的操作，去除试卷中的噪声；
4)对3)处理获得的图像进行边缘检测；
5)对4)处理获得的图像进行边缘提取，获取面积最大的矩形的四个角点；
6)得出5)中所获得四个角点的最小外接矩形；
7)利用5)中获得的角点与6)中所获得的最小外接矩形对原图进行透射变换，将原图矫正，得出四个角点矫正后的坐标并在经矫正的原图中将对应的矩形图片截取下来，进一步获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto。
4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述统分模块还用于利用总分和学生信息生成该学生的本次考试得分报表。
5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述本次考试得分报表中还包括有该学生的学校、年级、年龄、性别的信息。
6.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述本次考试得分报表中还包含有考试科目、任课老师、考试时间、考试用时、班级平均分、班级最高分、班级最低分、年级平均分、年级最高分、年级最低分、单题平均分、单题最高分、单题最低分的信息。
7.一种利用上述任一权利要求所述系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、教师在出卷模块中按照年级、科目、章节、知识点、题目难易程度，自主从试题库中选取题目组卷，并明确所采用试卷的信息，试卷的信息包括宽Width、高Hight、学生信息填写区域，以及对试卷中各题目进行打分的区域；所述学生信息填写区域的位置以左上角坐标(Iltx，Ilty)与右下角坐标(Irbx，Irby)确定；对试卷中第i题进行打分的区域的位置通过左上角坐标(Miltx，Milty)与右下角坐标(Mirbx，Mirby)确定；
S2、教师对试卷完成打分后，利用图像采集模块采集试卷的原图；
S3、图像预处理模块对图像采集模块采集得到的原图进行预处理，得到矫正后的试卷的矩形图片，并获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto；
S4、图像识别模块对图像预处理模块获得的矩形图片进行识别，识别获得试卷上的学生信息和各题目的打分结果；具体过程为：
S4.1、在图像预处理模块获得的矩形图片中获取学生信息填写区域的左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)，并进行裁剪；左上角坐标(PIltx，PIlty)及右下角坐标(PIrtx，PIrty)通过如下公式获得：
RatioW＝Wphoto/Width (1)；
RatioH＝Hphoto/Hight (2)；
Figure FDA0002711847540000041
S4.2、将步骤S4.1中裁剪得到的学生信息填写区域图片利用文字识别工具识别得到学生信息并保存；
S4.3、在图像预处理模块获得的矩形图片中获取各个题目的打分区域并裁剪；第i题的打分区域的左上角坐标(MPiltx，MPilty)及右下角坐标(MPirtx，MPirty)由如下公式获得：
Figure FDA0002711847540000051
S4.4、将步骤S4.3中裁剪得到的各个题目的打分区域图片利用文字识别工具识别各个题目的打分结果并保存；
S5、统分模块用于将图像识别模块识别获得的各个题目的打分结果进行加总得到总分并进行保存。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：
S3.1、将原图保存，并复制一份用于识别的图像副本Pcopy；
S3.2、对Pcopy进行灰度处理和自适应阈值的二值化操作；
S3.3、对步骤S3.2处理得到的图像依次进行膨胀、腐蚀、膨胀的操作，去除试卷中的噪声；
S3.4、对步骤S3.3处理获得的图像进行边缘检测；
S3.5、对步骤S3.4处理获得的图像进行边缘提取，获取面积最大的矩形的四个角点；
S3.6、得出步骤S3.5中所获得四个角点的最小外接矩形；
S3.7、利用步骤S3.5中获得的角点与步骤S3.6中所获得的最小外接矩形对原图进行透射变换，将原图矫正，得出四个角点矫正后的坐标并在经矫正的原图中将对应的矩形图片截取下来，进一步获得该矩形图片的宽Wphoto与高Hphoto。
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