CN113688273A - 面向图形类题目的作答及判定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种面向图形类题目的作答及判定方法和装置，其中，所述方法包括：从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素；生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中；通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案；将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数；获取所述待做题目的目标答案；根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。通过本发明，能够让学生在答案中绘制图形，并且将图像转换成函数式及参数的组合与题目的答案进行自动比对，实现既能考察学生的绘图和知识点掌握能力，又能自动、快速对题目进行批改的有益效果。

Description

面向图形类题目的作答及判定方法和装置

技术领域

本申请涉及教育技术和信息技术领域，特别是涉及一种面向图形类题目的作答及判定方法和装置。

背景技术

随着教育AI化的大趋势，在线自适应学习成为未来提升学习效率的重要方向。其中，“做题-批改”环节在整个学习过程中占据重要地位。因此，如何完整的还原用户真实的做题场景，尤其是实现快速、精准的判定则是首要待解决的问题。然而，其中部分题目类型无法实现在线化的作答及自动化的判定，具有代表性的就是图形类的题目。图形类题目的直观表现就是需要录入可视化的答案，包括但不限于点、线、面、体等元素。这类题目要求学生具备图形相关的知识，并能完成图形相关的答案录入。例如考察“垂直线段”知识点时候，在应用题目中不仅考察用户对知识点的掌握能力，让其学会点到直线垂线段最短，还考察用户的做图能力，让其掌握垂线段的画法。

图形类题目的作答和判定方式，目前主要有如下三种形态：

1）将图形类题目进行变换。变换的方式为，将图形类的题目变换成选择题，进而完成学生的作答和判定。该方法能完成学生的作答和判定，但图形类题目转化为选择题，是将作图的标准答案和易错答案告诉学生，让学生进行选择，只能考察学生对知识的掌握能力，不能考察学生作图能力。

2）结合学生纸质化作答，通过提供拍照的功能进行学生作答结果的搜集。该方法能实现学生作答，但是不能完成判定，并且要学生拍照上传纸质作答结果，增加学生的操作成本，不利于学生在线学习。此外，该方法还需要老师对图形题进行人工判定，浪费老师大量的教学时间。

3）增加外接设备，如手写笔、手写板，完成学生在线化作答。该方法虽然学生的作答行为都是系统中完成，但还是不能完成自动精准判定。因为很多图形类题目对结果的要求是非常精准的，而通过图像处理等技术进行的比对结果只是一个概率结果而不是精确结果，会导致答案判定的误差。且购买外接设备增加了学生的学习成本。

综上，针对目前面向图形类题目的作答和判定所存在的上述问题，目前尚未得到有效解决方案能够满足相关知识的教学和学习需求。

发明内容

本申请实施例提供了一种面向图形类题目的作答及判定方法和装置，针对现有的图形类题目的作答和判定方法无法兼顾对学生的图形类知识点进行多方面考察，以及能提高做题、题目批改效率的问题，能够让学生在答案中绘制图形，并且将图像转换成函数式及参数的组合与题目的答案进行自动比对，实现既能考察学生的绘图和知识点掌握能力，又能自动、快速对题目进行批改的有益效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种面向图形类题目的作答及判定方法，所述方法包括：从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素；生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中；通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案；将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数；获取所述待做题目的目标答案；根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

在其中一些实施例中，“从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素”包括：加载待做题目；从所述待做题目中提取题目特征；基于所述题目特征到预设图形库中进行匹配，识别出对应的图形元素。

在其中一些实施例中，所述图形元素包括目标图形元素以及与所述目标图形元素相关联的备选图形元素，其中，所述备选图形元素被作为干扰项。

在其中一些实施例中，所述图形输入法页面中预设工具栏区域以及绘图区域；其中，在所述工具栏区域中填充所述图形元素；在所述绘图区域中通过所述工具栏区域以辅助作图，生成所述图形答案。

在其中一些实施例中，所述绘图区域内置二维坐标系，获取所述图形答案的坐标点，基于所述坐标点生成所述图形答案对应的所述参数。

在其中一些实施例中，“通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案”包括：通过拖拽或者复制或者点击所述图形元素的方式在所述图形输入法页面中生成图形模板；对所述图形模板进行自由变换操作，得到图形答案。

在其中一些实施例中，“将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数”包括：识别所述图形答案的图形类型，匹配到与所述图形类型所对应的所述函数表达式；获取所述图形答案的位置信息，通过参数生成规则将所述位置信息转换成参数。

在其中一些实施例中，所述目标答案包括：目标图形答案和/或目标函数答案；其中，在所述目标答案为所述目标图形答案的情况下，将所述目标图形答案进行函数转换，得到所述目标函数答案。

在其中一些实施例中，“根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果”包括：以所述目标函数答案与所述函数表达式和所述参数进行比对，其中，所述目标函数答案包括目标函数以及目标参数，将所述函数表达式及所述参数的组合与所述目标函数及所述目标参数的组合进行比对。

在其中一些实施例中，在所述绘图区域存在多个图形的情况下，根据所述图形绘制的先后顺序，转换成所述函数表达式和所述参数的组合的序列，将所述序列与所述目标函数及所述目标参数的组合进行比对。

第二方面，本申请实施例提供了一种面向图形类题目的作答及判定装置，包括：图形识别模块，用于从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素；图形输入模块，用于生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中；图形作答模块，用于通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案；函数转换模块，用于将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数；目标答案获取模块，用于获取所述待做题目的目标答案；答案判定模块，用于根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行第一方面任一项所述的面向图形类题目的作答及判定方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括软件代码部分，当所述计算机程序产品在计算机上被运行时，所述软件代码部分用于执行根据第一方面任一项所述的面向图形类题目的作答及判定方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据第一方面任一项所述的面向图形类题目的作答及判定方法。

本申请实施例的主要贡献和创新点如下：

本申请实施例能够从待做题目中提取出作答所需输入的图形元素来辅助学生以绘制图形的方式作答，相比于一些将图形类题目变形为选择题或者其他题型的现有技术而言，本方案具有兼顾考察学生对知识点的掌握能力以及绘图能力的有益效果。再次，本方案通过学生触控屏幕上的图形元素进行交互，能够最大还原学生的做题习惯，同时相比于额外的外接设备而言，本方案可以使用在在线教学产品中，无需增加学习成本。另外，本方案通过将“图形比对”转换为“将函数表达式和参数的组合进行比对”实现了精准的图形输入以及答案判定的有益效果。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1是根据本申请实施例的面向图形类题目的作答及判定方法的流程图；

图2是根据本申请第一实施例的图形输入法工具栏自适应加载后得到的展示图；

图3是根据本申请第一实施例的图形输入法页面的展示图；

图4是根据本申请实施例的面向图形类题目的作答及判定装置的结构框图；

图5是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。

图1是根据本申请第一实施例的面向图形类题目的作答及判定方法的主要步骤示意图。

如图1所示，本申请一个实施例的面向图形类题目的作答及判定方法主要包括如下的步骤S101至步骤S106。

步骤S101、从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素。

在步骤S101中，待做题目指的是图形类题目，判断题目是否为图形类题目可以有多种方式，例如，将图形类题目存储在图形类知识点题库中，从题库中获取的题目即为图形类题目。在另一可行方式中，还可以对题目进行语义分析，若能获取到其中与图形类知识点相关的特征向量，则说明该题目为图形类题目。

本步骤能够对图形类题目进行识别，并提取出作答所需的图形元素。图形元素，也就是图形类别，可以包括直线、线段、曲线、圆形、三角形、四边形、点等等。需要说明的是，在本步骤中“作答所需”并非指学生答题时必须使用到的图形类别，其实际可以指采用本方案作答时所需要用到的图形类别，换言之，在图形类别中既可以包括正确答案所涉及到的图形，也可以包括起到干扰或者辅助学生答题的图形。

例如，设置起到干扰学生答题的图形元素可以是：目标答案为画出椭圆，在待做题目中获取出椭圆元素后，再选取与其近似的双曲线、圆作为干扰项，一起作为图形元素。此外，设置起到辅助学生答题的图形元素可以是：目标答案为画出30度圆弧，则选取以辅助画弧线的“角”、“线段”、“圆”等一起作为图形元素。

针对上述步骤S101，本方案通过对待做题目进行识别，获取其中的图形元素，在学生作答时就可以使用这些图形元素辅助画图。该步骤的一大区别点在于，辅助学生作答的图形元素都为标准的图形类别，每个图形类别都可以抽象成标准函数与之对应，与学生直接在白纸上作图相比，本方案采用图形元素辅助画出的答案也能够抽象成函数，即，本方案将图形之间的比对转换成了函数公式比对，从而得到精确比对结果，就不会造成答案判定的误差。

步骤S102、生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中。

在步骤S102中，图形元素可以加载到图形输入法页面中进行展示，便于学生在做题时使用这些图形元素。

图2是根据本申请第一实施例的图形输入法工具栏自适应加载后得到的展示图。

如图2所示，图形输入法页面分成了上下两个区域，图形元素如正方形、线段、弧线、三角形、圆填充在底部区域。

需要说明的是，图形元素的填充方式并不局限于图2示出的平铺的展现形式。在其他可行实现方式中，图形输入法页面包括可切换选择的多个用于加载图形元素的子页面，学生通过切换子页面能够查询到指定图形。此外，在另一可行实现方式中，还可以通过选中基础图形元素获取其引申的多个高级图形元素，例如，在图2中，基础元素为正方形、三角形、圆，选中正方形可以选择长方形、正方形、梯形等图形元素，选中三角形可以选择直角三角形、等腰三角形等，选中圆可以选择圆、椭圆、圆柱等等，通过这种方式能够在有限的页面中加载更多的图形元素提供给学生作答时使用。

针对上述步骤S102，本方案通过生成图形输入法页面，将图形元素加载到图形输入法页面中以辅助学生绘制图形。本方案中的图形输入法页面，实质是一种特殊输入法的页面，区别于常规的数字键盘、手写键盘在于，图形输入法的工具栏载入的是图形元素，并且学生输入的也是图形元素。本步骤的技术点在于，采用图形输入法辅助学生做题，图形输入法顾名思义可以是一个软件，或者是在原有输入法软件中能够实现图形输入的插件。学生可以根据已有的终端设备下载输入法软件或者插件，生成图形输入法页面后进行做题，与采用专门的外接设备如手写笔、手写板相比，学习成本更低且更具便利性。

步骤S103、通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案。

在步骤S103中，图形元素起到的是辅助作图的作用，换言之，学生将图形元素放置在作答区域中，还需要通过对图形元素进行调整，例如旋转、缩放、拖动到指定位置等，得到最后的图形答案。值得注意的是，在该步骤中虽然对图形元素进行了调整，但最后得到的图形答案与图形元素的函数表达式是不发生改变的。例如，圆的函数表达通式是：(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，对圆进行调整，只会改变具体的a、b、r的值，函数表达通式不发生变化，因此作出的图形答案最后一定能转换成函数表达式以及参数的组合，即，本方案能够实现让学生借助图形输入法页面精准输入图形答案，并精准得到所输入图形答案的判定结果的目的。

另外，在本步骤中，图形答案也可以由多个图形组成，例如，题目要求画出圆、三角形、线段，那么学生做出的图形答案中可以包括圆、三角形、线段三个图形，在实际操作中可以通过学生的绘制图形顺序生成图形序列，如：学生绘制的先后顺序为：圆、三角形、线段，则序列就是T1[]={圆，三角形，线段}。此外，在实际操作中还可以通过学生绘制的图形的位置关系生成图形序列，如：学生绘制的位置由左到右分别为：线段、圆、三角形，那么即使学生先画的三角形，最后画的圆，生成的序列还是按照图形位置表示为T2[]={线段、圆、三角形}。由此也可以看出，在考察学生的作图能力时，现有的在线作答和自动判定方式无法适用于那些对绘制有先后顺序要求的题目，而本方案不仅可以让学生在答案中绘制图形，并且还能通过绘制的图形的函数表达式和参数，以及绘制的图形的序列对图形答案的正确性做出准确判定，因此相比于现有技术，将本方案应用在线学习中的“做题—批改”场景能够取得比现有作答、判定方法更好的效果。

针对上述步骤S103，本方案通过图形元素辅助作图，实现了学生在线化绘图的目的，且相比于现有技术，采用图形元素辅助作答能够完成任意复杂图形的精准输入。下面以一具体实例对本方案所能达到的“精准输入”的技术效果进一步说明。

以绘制椭圆为例，椭圆的形状（如何“伸长”）由其偏心度表示，对于椭圆可以是从0（圆的极限情况）到任意接近但小于1的任何数字。若绘制的椭圆的偏心度接近于0，那么在形状上绘制出的就是近似圆的答案，精准输入是指学生拖拽椭圆元素进行调整时，无论其如何进行缩放、拖拽位置或者旋转操作，画出的也是椭圆，那么最后对答案进行转换，生成的就是椭圆的函数表达式。当学生错误地拖拽圆元素进行调整，最后出来的就是圆的函数表达式，则在判断学生答案正确与否的时候，由于是函数表达式之间的比对，即使肉眼或者图像比对上椭圆与圆非常相似，图形答案为圆也会被判定为错误。也就是说，精准输入可以通过将学生输入的图形抽象出准确的函数表达式来准确判定学生的做题结果是否正确，不会因为肉眼或者图像比较时的错误判断导致答案判定的误差。

步骤S104、将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数。

在步骤S104中，函数表达式是指图形所抽象出的函数表达通式。表1是图形答案所对应的函数表达式和参数的示例。如表1所示，图形“点”抽象成函数表达式为（x,y），参数为x=5，y=1。其中函数表达式是不随学生对图形元素的调整而改变的，参数取决于学生输入的图形答案最后所在位置、大小，参数可以采用坐标点、相对位置、长度、相对长度等表示。同理，在表1中，图形“直线”抽象成函数表达式为y=ax+b，参数为a=1,b>0。图形“圆”抽象成函数表达式为(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，参数为r=10。图形“三角形”抽象成函数表达式为[(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)]，参数为x1=1,y1=2；x2=10,y2=8；x3=6,y3=2。

表1

需要说明的是，本方案优选为但不限于将函数表达式与参数分开表示的这一种情形。在其他实施例中，也可以将参数代入函数表达通式中形成一个总函数式，例如，将参数x=5,y=1代入函数（x,y）中得到表示点的坐标（5,1）。在本方案的优选实施例中，当题目要求学生绘制圆，对圆的位置半径等没有要求时，则目标答案中仅包含了圆的函数表达式，不含圆的半径和位置要求，那么在比对时可以只将学生绘制的图形抽象得到的函数表达式与圆的函数表达通式相比较，比对效率更高。

针对上述步骤S104，本方案中图形答案由学生借助图形元素调整而来，因此图形答案能够抽象成对应的函数表达式和参数，其中函数表达式代表了该图形答案属于什么图形，例如点、直线、圆等，参数表示该图形答案的具体位置、大小等，通过二者的组合可以将图形答案精准的转换成数学公式，以便于后续的结果比对。

步骤S105、获取所述待做题目的目标答案。

在步骤S105中，目标答案从待做题目中提取得到，具体地，待做题目的信息包括题干、图表、标准答案等，其中目标答案是对标准答案的抽象，例如，标准答案为坐标轴上的圆，对标准答案抽象得到圆的函数表达式以及圆心位置、半径大小。当然，标准答案还可以是函数表达式、参数，那么目标答案直接选用标准答案中的函数表达式、参数。或者，标准答案还可以选用文字叙述，目标答案可以由对标准答案进行特征提取、语义分析等处理得到。本申请对此不做限制。

针对上述步骤S105，本方案从待做题目中抽象出函数表达式、参数，将图形的比对转换为函数表达式、参数的比对，以配合步骤S106实现智能、自动批改提高的效果。

步骤S106、根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

在步骤S106中，预设规则指的是具体的比对方式，例如是有序比对，或者无序撮合比对，或者只比对函数表达式，或是函数表达式与参数都进行比对等等。比对的规则可以根据评判的实际标准预先设置，并且包括但不限于上述所示例的几种比对方式。

在本步骤中输出的比对结果相比于图像比对或者人工比对，精确度会更高。具体而言，在图像比对时，得出的并非准确结果，而是一个可能性最大的值，例如，图像识别时判断图形是否为圆，99%的可能性是圆，0.9%可能性是矩形，0.1%是三角形，则输出的图形识别结果是圆，因此通过图像识别得到的结果会有不确定性，无法保证识别的结果一定正确，那么在评判题目是否正确时容易造成误判。人工评卷同样也容易造成这个问题。而函数表达式的匹配结果一定是确定的，圆只有唯一的表达通式(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，只要学生输入的图形答案抽象出来的函数表达式为(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，与圆的表达通式进行比对发现匹配成功，则说明学生画的一定是圆，因此采用本方案阅卷时不会造成答案判定的误差，并且相比于图像比对，占用的计算资源更少；相比于图像比对和人工评卷，判定的效率也大大提高。

针对上述步骤S106，本方案的一大技术点在于将学生绘制的图形答案转换成函数和参数的组合并与从目标答案中抽象出的函数表达式与参数的组合相比对，从而自动、准确得出答案判定结果。相比于现有技术，本方案的比对效率更高，且正确率更高，能满足教育领域中图形类知识点的教学和学习需求。

综上，针对上述步骤S101至S106，本申请第一实施例提供的面向图形类题目的作答及判定方法，能够从待做题目中提取出作答所需输入的图形元素来辅助学生以绘制图形的方式作答，相比于一些将图形类题目变形为选择题或者其他题型的现有技术而言，本方案具有兼顾考察学生对知识点的掌握能力以及绘图能力的有益效果。

再次，本方案通过学生触控屏幕上的图形元素进行交互，能够最大还原学生的做题习惯，同时相比于额外的外接设备而言，本方案可以使用在在线教学产品中，无需增加学习成本。

另外，本方案通过将“图形比对”转换为“将函数表达式和参数的组合进行比对”实现了精准的图形输入以及答案判定的有益效果。

在其中一些实施例中，“从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素”包括：加载待做题目；从所述待做题目中提取题目特征；基于所述题目特征到预设图形库中进行匹配，识别出对应的图形元素。

在本实施例中，待做题目包括信息包括题干、图表、标准答案等信息。其中题干主要是文本类型，包括文本、数字、公式、符号等信息；图表主要是图片类型；标准答案是对图形的抽象，抽象形式为函数表达式和参数的组合。加载待做题目是指加载题目信息中的题干、图表、标准答案等。

在本实施例中，从题目信息中提取的实体包括题目中的关键字、标签、概念等，用于后续分析作答所需要输入的图形类别。对于题干信息，可以通过OCR和NLP技术提取出关键字形成特征向量；对于图表信息，可以通过图像处理技术识别包含的图形类别；对于答案信息，可以提取出图形的函数表达式。当然，提取特征的方法还不限于语义分析、模糊提取等技术，提取特征的具体手段在此不作累赘说明。

在本实施例中，将提取出的特征信息到预设图形库中进行匹配，识别出对应的图形元素。如果特征信息中显性地包含“直线”、“圆形”等图形关键字，则可以直接匹配图形工具；否则可以通过预训练分类模型来识别概率最大的图形分类，进而匹配对应的图形工具。该识别过程是依据题目和答案信息的自适应匹配过程，其具体手段在此不作累赘说明。

在其中一些实施例中，所述图形元素包括目标图形元素以及与所述目标图形元素相关联的备选图形元素，其中，所述备选图形元素被作为干扰项。

具体地，图形元素，也就是图形类别，指的是圆、点、三角形、线段等，其本身是不带参数的，因此即使图形元素中只有一个类别的图形元素，也并非是学生直接将该图像元素拖拽到答题区就能完成作答。因此，在涉及到有参数的题目时，只要从目标答案中提取出的图形类别即可，例如目标答案中需要画半径为3的圆，则图形元素指的是圆。

然而，若涉及到没有参数的题目时，直接将目标图形元素作为辅助，相当于变相地将正确答案透露给学生，导致作答难度降低。因此，在该场景中，图形元素除了目标图形元素还应有备选图形元素，备选图形元素可以起到干扰作用。

下面展开介绍获取目标图形元素和备选图形元素的方式：

实施例一：目标图形元素和备选图形元素都是题干和图表信息中提取出来的。

实施例二：备选图形元素是根据其与目标图形元素同时出现在题库中的目标答案的概率呈正相关，例如在题库中三角形和正方形经常作为最终答案出现，则当目标图形元素为三角形时，根据正相关关系，取概率很高的正方形作为备选图形元素。

实施例三：备选图形元素是通过与目标图形元素相似度高的元素分析而来，例如，目标图形元素是椭圆，则备选图形元素可以是双曲线、圆。

当然，备选图形元素不局限于干扰项，还可以是能够对作图起到辅助作用的图形，例如：设置起到辅助学生答题的图形元素可以是：目标答案为画出30度圆弧，则选取以辅助画弧线的“角”、“线段”、“圆”作为备选图形元素。

在其中一些实施例中，所述图形输入法页面中预设工具栏区域以及绘图区域；其中，在所述工具栏区域中填充所述图形元素；在所述绘图区域中通过所述工具栏区域以辅助作图，生成所述图形答案。

具体而言，为了让学生更为直观地知道做题位置和工具栏位置，将图形输入法页面细化为工具栏区域以及绘图区域。

图3是根据本申请第一实施例的图形输入法页面的展示图。

参阅图2至图3，绘图区域用于实现学生的图形录入功能，如：绘制线段、绘制圆、绘制垂线等等。工具栏区域提供两部分功能：通用功能和个性化功能。通用功能提供了自由变换操作，包含上一步、下一步、删除、放大、缩小、旋转等；个性化功能提供了图形元素，包含线段、直线、曲线、圆形、三角形、四边形等，会根据题目信息进行自适应加载。在工具栏区域中通过拖拽或者复制或者点击所述图形元素的方式在所述图形输入法页面中生成图形模板；对所述图形模板进行自由变换操作，得到图形答案。

示例性的，在其中一实施例中，工具栏区域中只有圆，然后将工具栏区域中的圆拖拽到绘图区域中进行编辑。在另一实施例中，工具栏区域中除了圆还有备选图形元素，备选图形元素会起到干扰或者辅助作用。

示例性的，为了便于学生画图，本实施例还提供一种优选的图形答案输入方法，具体地，图形答案的输入主要通过提供的图形工具来完成。当工具栏中的图形被选中并拖拽/复制/直接生成到绘图区域时，会显示出该图形函数表达式中的关键参数坐标，以帮助用户调整并确定图形的位置。例如，当三角形工具在绘图区域中被拖拽时，会动态显示出三个顶点的坐标信息；圆形工具在绘图区域中会显示出圆心坐标和半径数值。

当图形放置在绘图区域后，可以对图形的形状进行调整，如旋转、缩放等。例如，三角形可以通过选定一个顶点进行自适应调整形状，从而将等边三角形变成直角三角形；圆形可以通过缩放调整半径长度。

当需要输入的图形没有预设在工具栏中，还可以通过线段和曲线等图形的组合不断进行绘制。由于图形在输入后可以进行调节，并动态显示坐标参数，所以该图形输入法可以完成任意复杂图形的精准输入。

在其中一些实施例中，所述绘图区域内置二维坐标系，获取所述图形答案的坐标点，基于所述坐标点生成所述图形答案对应的所述参数。

再次参阅图3，在图3中显示的绘图区域的网格是二维坐标系，记录了每个点的坐标。坐标系的刻度可以进行设置，以实现对不同做题场景下对输入的精度要求。

当然，绘图区域内还可以不设置二维坐标系，通过记录图形答案的相对位置以实现记录图形答案参数的作用。

举例来说而非限制：将图形答案“圆”中最接近绘图区域边缘的点位记作第一基准位置，再找到距离第一基准位置最远的点位记作第二位置，计算两点间距离以及两点连成的线段中点，即可得到表示“圆”的参数：圆心及半径。

在其中一些实施例中，“将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数”包括：识别所述图形答案的图形类型，匹配到与所述图形类型所对应的所述函数表达式；获取所述图形答案的位置信息，通过参数生成规则将所述位置信息转换成参数。

在本实施例中，位置信息包括坐标点或者图形答案的相对位置。具体地，在绘图区域中设置二维坐标系的情况下，同样大小的两个圆在二维坐标系中圆心位置不同，因此得到的参数也是不同的，因此设置二维坐标系可以快速得到图形答案的绝对位置。而在绘图区域中通过相对位置区别在于基准点不再是二维坐标系的X轴和Y轴，通过相对位置也能得到图形答案的位置。

在本实施例中，参数生成规则是指将位置信息转换成参数的具体方式，示例性的，在一种方式下，可以将图形答案“圆”的相对长度、相对位置作为参数：在“圆”最接近绘图区域边缘的点位记作第一基准位置，再找到距离第一基准位置最远的点位记作第二位置，计算两点间距离以及两点连成的线段中点，即可得到表示“圆”的参数：圆心及半径。在另一方式下，可以将图形的坐标点、长度作为参数，例如圆的参数是圆心（圆心坐标点）半径（圆心坐标点到圆上任一坐标点的距离）。

在其中一些实施例中，所述目标答案包括：目标图形答案和/或目标函数答案；其中，在所述目标答案为所述目标图形答案的情况下，将所述目标图形答案进行函数转换，得到所述目标函数答案。

具体而言，目标答案为抽象得到的函数式，当待做题目的答案中包含函数式时，将包含函数式的答案作为目标函数答案，当待做题目的答案中不包含函数式，如：答案为图形或者文字介绍时，则从答案中抽象出包含函数的答案作为目标函数答案。

在其中一些实施例中，“根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果”包括：以所述目标函数答案与所述函数表达式和所述参数进行比对，其中，所述目标函数答案包括目标函数以及目标参数，将所述函数表达式及所述参数的组合与所述目标函数及所述目标参数的组合进行比对。

具体地， 输入图形正确与否的判定，主要是通过将转换后的函数表达式及参数与目标函数答案中设置的目标函数及目标参数进行对比。当输入的结果与标准答案均只有一个图形时，可以直接进行对比；否则将输入的图形序列与标准答案的图形序列进行对比。依据题目要求和标准答案的设置，进行有序配对对比或无序撮合对比。对比结果一致时，判定为正确，否则判定为错误。

例如，题目要求以原点为圆心画一个直径为8的圆形，标准答案的图形表达式为(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，参数信息为a=0,b=0,r=8。用户输入的图形表达式为(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，参数信息为a=3,b=5,r=8。尽管图形表达式是一致的，但用户输入的参数a和b与正确答案数值不符，故判定结果为错。

又如，题目要求是画一个直径为8的圆形，标准答案的图形表达式为(x-a)^2+(y-b)^2=r^2，参数信息为r=8，则意味着参数a和b的取值不受约束，那么步骤3的用户输入结果即可判定为正确。

综上，本申请实施例提供了一种面向图形类题目的作答及判定方法，该方法通过从待做题目中识别出的图形类别，基于图形类别在预设图形库中找到对应的图形元素，并将图形元素加载到工具栏区域中辅助学生作图，学生借助提供的图形元素在绘图区域绘制图形答案，图形答案可被抽象成函数表达式及参数的组合。将函数表达式及参数的组合与由目标答案抽象得到的目标函数及目标参数进行比对，能够精准地得到答案判定结果。通过本申请，能够极大的提高图形类题目的批改效率以及批改精度，解决了现有的图形类题目的作答和判定方法无法兼顾对学生的图形类知识点进行多方面考察，以及能提高做题、题目批改效率的问题，能够让学生在答案中绘制图形，并且将图像转换成函数式及参数的组合与题目的答案进行自动比对，实现既能考察学生的绘图和知识点掌握能力，又能自动、快速对题目进行批改的有益效果。

图4是根据本申请的第二实施例的面向图形类题目的作答及判定装置的结构框图。

如图4所示，本申请的一个实施例提出了一种面向图形类题目的作答及判定装置，包括：

图形识别模块401，用于从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素。

图形输入模块402，用于生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中。

图形作答模块403，用于通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案。

函数转换模块404，用于将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数。

目标答案获取模块405，用于获取所述待做题目的目标答案。

答案判定模块406，用于根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

图5是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。

如图5所示，本申请一个实施例的电子装置，包括存储器504和处理器502，该存储器504中存储有计算机程序，该处理器502被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

具体地，上述处理器502可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称为ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中，存储器504可以包括用于数据或指令的大容量存储器504。举例来说而非限制，存储器504可包括硬盘驱动器（HardDiskDrive，简称为HDD）、软盘驱动器、固态驱动器（SolidStateDrive，简称为SSD）、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（UniversalSerialBus，简称为USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器504可包括可移除或不可移除（或固定）的介质。在合适的情况下，存储器504可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器504是非易失性（Non-Volatile）存储器。在特定实施例中，存储器504包括只读存储器（Read-OnlyMemory，简称为ROM）和随机存取存储器（RandomAccessMemory，简称为RAM）。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM（ProgrammableRead-OnlyMemory，简称为PROM）、可擦除PROM（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EPROM）、电可擦除PROM（ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EEPROM）、电可改写ROM（ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory，简称为EAROM）或闪存（FLASH）或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器（StaticRandom-AccessMemory，简称为SRAM）或动态随机存取存储器（DynamicRandomAccessMemory，简称为DRAM），其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器504（FastPageModeDynamicRandomAccessMemory，简称为FPMDRAM）、扩展数据输出动态随机存取存储器（ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory，简称为EDODRAM）、同步动态随机存取内存（SynchronousDynamicRandom-AccessMemory，简称SDRAM）等。

存储器504可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器502所执行的可能的计算机程序指令。

处理器502通过读取并执行存储器504中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种面向图形类题目的作答及判定方法。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备506以及输入输出设备508，其中，该传输设备506和上述处理器502连接，该输入输出设备508和上述处理器502连接。

传输设备506可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器（Network Interface Controller，简称为NIC），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备506可以为射频（Radio Frequency，简称为RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

输入输出设备508用于输入或输出信息。在本实施例中，输入的信息可以是载入的题目信息、学生绘制的图形答案等，输出的信息可以是对图形答案抽象得到的函数表达式及参数，题目的判定结果等。

可选地，在本实施例中，上述处理器502可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S101、从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素。

S102、生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中。

S103、通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案。

S104、将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数。

S105、获取所述待做题目的目标答案。

S106根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

通常，各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是应当理解，作为非限制性示例，本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。

本发明的实施例可以由计算机软件来实现，该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行，或者由硬件来实现，或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外，在这一点上，应当注意，如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、CD等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。

本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素；

生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中；

通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案；

将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数；

获取所述待做题目的目标答案；

根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

2.根据权利要求1所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，“从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素”包括：

加载待做题目；

从所述待做题目中提取题目特征；

基于所述题目特征到预设图形库中进行匹配，识别出对应的图形元素。

3.根据权利要求1所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，所述图形元素包括目标图形元素以及与所述目标图形元素相关联的备选图形元素，其中，所述备选图形元素被作为干扰项。

4.根据权利要求1所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，所述图形输入法页面中预设工具栏区域以及绘图区域；其中，

在所述工具栏区域中填充所述图形元素；

在所述绘图区域中通过所述工具栏区域以辅助作图，生成所述图形答案。

5.根据权利要求4所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，所述绘图区域内置二维坐标系，获取所述图形答案的坐标点，基于所述坐标点生成所述图形答案对应的所述参数。

6.根据权利要求1所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，“通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案”包括：

通过拖拽或者复制或者点击所述图形元素的方式在所述图形输入法页面中生成图形模板；

对所述图形模板进行自由变换操作，得到图形答案。

7.根据权利要求1所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，“将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数”包括：

识别所述图形答案的图形类型，匹配到与所述图形类型所对应的所述函数表达式；

获取所述图形答案的位置信息，通过参数生成规则将所述位置信息转换成参数。

8.根据权利要求1所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，所述目标答案包括：目标图形答案和/或目标函数答案；

其中，在所述目标答案为所述目标图形答案的情况下，将所述目标图形答案进行函数转换，得到所述目标函数答案。

9.根据权利要求8所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，

“根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果”包括：

以所述目标函数答案与所述函数表达式和所述参数进行比对，其中，所述目标函数答案包括目标函数以及目标参数，将所述函数表达式及所述参数的组合与所述目标函数及所述目标参数的组合进行比对。

10.根据权利要求9所述的面向图形类题目的作答及判定方法，其特征在于，在所述绘图区域存在多个图形的情况下，根据所述图形绘制的先后顺序，转换成所述函数表达式和所述参数的组合的序列，将所述序列与所述目标函数及所述目标参数的组合进行比对。

11.一种面向图形类题目的作答及判定装置，其特征在于，包括：

图形识别模块，用于从待做题目中识别出作答所需输入的图形元素；

图形输入模块，用于生成图形输入法页面，填充所述图形元素至所述图形输入法页面中；

图形作答模块，用于通过所述图形元素辅助作图，在所述图形输入法页面中生成图形答案；

函数转换模块，用于将所述图形答案转换成对应的函数表达式和参数；

目标答案获取模块，用于获取所述待做题目的目标答案；

答案判定模块，用于根据预设规则将所述函数表达式和所述参数与所述目标答案进行比对，输出比对结果。

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