JP4756447B2 - 教材処理装置、教材処理方法および教材処理プログラム - Google Patents
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Description
したがって、例えば教育用教材上に複数の問題およびその解答の記入欄が配されており、それぞれに対する配点が異なる場合であっても、記憶手段が記憶する解答配点対応情報を基にすることで、各記入欄の位置とそれぞれに対する配点とが明確となるので、採点集計手段が正誤判定についての採点集計を行うことが可能となる。しかも、その解答配点対応情報は、記入欄が記入済みの教育用教材から得た画像データと記入欄が未記入の教育用教材から得た画像データとの差分を基に抽出されるので、記入欄が記入済みの教育用教材と未記入の教育用教材とを用意するだけでよく、採点集計を行うのに先立って解答欄の位置情報の手入力等を行っておく必要もない。
記入欄としては、問題に対する解答を記入するための解答記入欄(以下、単に「解答欄」という)21が挙げられる。
また、教育用教材20は、その教育用教材を識別特定するための識別情報欄22と、解答欄21への解答記入者に関する解答者情報欄23と、を有している。識別情報欄22には、例えば教育用教材の科目、タイトル、適用学年等が予め記載されるものとする。ただし、これらの記載に加えて、またはこれらの記載とは別に、教育用教材20を識別するためのコード情報が埋め込まれていてもよい。コード情報の埋め込みは、公知技術を利用して実現すればよいが、その一つの具体例として、例えば「iTone(登録商標)」と呼ばれるもののように、階調表現としての万線スクリーンまたはドットスクリーンを構成する画素の形態(位置、形状等)を変化させることで、ハーフトーン画像の中にデジタル情報を埋め込むようにする、といった技術を用いることが考えられる。一方、解答者情報欄23には、解答記入者の学級、出席番号、氏名等が記入され得るようになっている。すなわち、解答者情報欄23は、解答欄21とは属性の異なる情報が記入される記入欄である。
さらに、教育用教材20は、解答欄21についての配点情報24を有している。配点情報24とは、解答欄21に対する配点を特定する情報で、その配点に相当する「数字」と「点」の文字とが記載されている情報である。すなわち、教育用教材上における各解答欄21について、それぞれの配点を特定するための情報である。ただし、配点を特定できれば、必ずしも「数字」+「点」の文字に限定されることはなく、例えば所定のコード情報からなるものであってもよい。また、配点情報24は、教育用教材20上の各解答欄21に個別に対応して配されたものであっても、あるいは配点が同一である幾つかの解答欄21に対して纏めて配されたものであってもよい。いずれの場合であっても、配点情報24は、その配点情報24によって配点が特定される解答欄21との対応関係が明確となるように、解答欄21の近傍に一定の規則性(問題文の末尾近傍に配される等)を持って配されているものとする。
また、記入位置認識部11は、図形形状認識部10に形状が認識された正誤判定の記入内容について、その教育用教材20上における記入位置を認識するものである。記入位置の認識は、例えば教育用教材上における座標解析によって行えばよい。
すなわち、これら図形形状認識部10および記入位置認識部11は、本発明における正誤判定認識手段として機能するものである。
また、画像読み取り部2を除く他の各部1,3〜14については、例えばPCのように、所定プログラムを実行することによって情報記憶処理機能、画像処理機能、演算処理機能等を実現するコンピュータ機器を利用して実現することが考えられる。その場合に、各部1,3〜14の実現に必要となる所定プログラムは、予めPC内にインストールしておくことが考えられるが、予めインストールされているのではなく、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであっても、または有線若しくは無線による通信手段を介して配信されるものであってもよい。つまり、上述した構成の教材処理装置は、画像読み取り装置と接続するコンピュータを教材処理装置として機能させる教材処理プログラムによっても実現可能である。
ただし、グループ化部41によるグループ分けは、上述した所定規則、すなわち膨張処理およびラベリング処理を経るものに限られることはなく、例えば複数の画素の塊のうち互いの間の距離が所定閾値以下のものを同一グループとして扱ったり、画像データ解析部3によるレイアウト解析結果から矩形領域を抽出したり教育用教材20上の空白部分を認識したりして複数の画素の塊の間の関連性を判定したり、あるいは文字認識によって単語としての纏まりを判断する、といった他の所定規則に従いつつ行うようにしてもよい。
また、グループ分けに際して、設問数情報46を取得し得る場合には、その設問数情報46に応じて、グループ分け後にグループ数を制限することも考えられる。設問数情報46とは、教育用教材20上における設問の数を特定する情報である。つまり、設問数情報46をデータベース部1から取得して、グループ分けを行う際の分割・統合の補助情報として用いたり、あるいはグループ分けの信頼度(確からしさ)を算出する指標として用いたりすることで、そのグループ分けの処理精度の向上を図ることも考えられる。
なお、上述した一連の処理において、手動修正部45を備えている場合には、その手動修正部45から解答位置算出部42での算出結果または配点認識部43での認識結果に対して修正を加えるようにしてもよい。例えば、解答欄21の候補として、領域をGUI(Graphical User Interface表示し、それを目視した利用者がGUI上で修正作業を行えるようにするといった具合である。
途切れ補正処理にあたっては、図11(a)に示すように、正誤判定抽出部8による所定色成分の抽出結果、すなわち「○」や「×」等の図形であるはずの抽出結果に対して、細線化処理を実行し(S201)、さらに端点抽出処理を実行する(S202)。これにより、「○」や「×」等の図形に途切れ部分が生じている場合に、その途切れ部分における端点が抽出されることになる。なお、このときに行う細線化処理および端点抽出処理は、公知技術を利用して行えばよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
そして、端点を抽出したら、その抽出した全ての端点に対して、以下のような処理を実行する(S203)。すなわち、先ず、未処理の端点を一つ選択し(S204)、その選択した端点(以下「第一端点」という)から、予め設定されている所定距離内にあって、かつ、最も近傍にある未処理の端点(以下「第二端点」という)をさらに選択する(S205)。そして、第二端点があれば(S206)、第一端点と第二端点とを互いに接続するとともに(S207)、第一端点および第二端点をいずれも処理済みにする(S208)。一方、第二端点が存在しない場合には(S206)、端点間の接続は行わずに、第一端点を処理済みにする(S209)。このような処理を、未処理の端点がなくなるまで、全ての端点に対して行う(S203〜S209)。
これにより、例えば図11(b)に示す図形が抽出された場合には、端点Aに対して、所定距離内に端点B,Cが存在していても、その中で最も近傍の端点Bが端点Aと接続されることとなり、「○」の図形における途切れ部分が補正されることになる。
途切れ補正処理の他の例では、正誤判定抽出部8による所定色成分の抽出結果の他に、歪み補正部5による画像歪み補正後の画像データをも用いて、途切れ補正処理の精度向上を図っている。すなわち、途切れ補正処理の他の例では、図12(a)に示すように、歪み補正部5による画像歪み補正後の画像データに対して二値化処理を行う(S301)。ただし、差分抽出部6による差分抽出または正誤判定抽出部8による所定色成分の抽出の際に二値化処理をしていれば、その二値化処理後の画像データを使用しても構わない。
また、正誤判定抽出部8による所定色成分の抽出結果に対しては、細線化処理を実行し(S302)、さらに端点抽出処理を実行する(S303)。そして、端点を抽出したら、その抽出した全ての端点に対して、以下のような処理を実行する(S304)。
先ず、未処理の端点を一つ選択し(S305)、その選択した第一端点から、予め設定されている所定距離内にあって、かつ、最も近傍にある未処理の端点を第二端点として選択する(S306)。そして、第二端点があれば(S307)、第一端点と第二端点とを連結するような画素群が、二値化処理後の画像データ中にあるか否かを判断する(S308)。つまり、途切れの発生要因となった画像の重なり部分があるか否かを判断するのである。その結果、重なり部分があれば、第一端点と第二端点とを互いに接続するとともに(S309)、第一端点および第二端点をいずれも処理済みにする(S310)。一方、重なり部分がなければ、上述したステップ(S306)に戻り、第一端点から所定距離内にあって、かつ、最も近傍の端点の次に近距離にある端点を第二端点として選択する。このとき、選択すべき端点がなければ、端点間の接続は行わずに、第一端点を処理済みにする(S311)。このような処理を、未処理の端点がなくなるまで、全ての端点に対して行う(S304〜S311)。
これにより、例えば図12(b)に示す図形が抽出された場合に、端点Aに対して、所定距離内に端点B,Cが存在していると、その中で最も近傍の端点Cが選択されるが、二値化処理後の画像データ中に端点A,C間を連結する画素群がないので、端点A,C間は接続しない。そして、端点Cの次に距離の近い端点Bを選択されるが、その端点Bと端点Aとの間には二値化処理後の画像データ中に画素群が存在するので、端点Bが端点Aと接続されることになる。つまり、「○」と「×」とが誤って接続されてしまうことなく、「○」の図形における途切れ部分が補正されるのである。
正誤判定記入位置の認識処理にあたっては、教育用教材20上に複数の正誤判定が記入されていることから、先ず、その正誤判定についてのカウント数Kを「1」に設定する(S401)。これにより、カウント数Kが教育用教材20上に存在し得る正誤判定の数、すなわち解答欄21の数を超えるまでは(S402)、予め定められた走査順で検出される正誤判定(「○」または「×」の図形)について、一つ目から順にその位置が認識されることとなる。
位置認識は、例えば「○」または「×」の図形の外接矩形情報を算出し(S403)、さらにその外接矩形の中心座標を算出することによって行うことが考えられる(S404)。具体的には、認識対象となる図形(連続画素群)に対して外接矩形を抽出するとともに、その外接矩形の所定点(例えば左上頂点)のxy座標、並びに、その外接矩形の幅(w)および高さ(h)を算出する。そして、これらの算出結果から、中心x座標=x+w/2、中心y座標=y+h/2を算出し、その算出結果を連続画素群の位置、すなわち正誤判定記入位置の認識結果とする。
このような処理を、カウント数Kの値をインクリメントしつつ(S405)、教育用教材20上に存在する全ての正誤判定について認識するまで繰り返して行う(S402〜S405)。
その一方で、正誤判定の採点集計にあたっては、各解答欄21と正誤判定の記入位置との対応を明確にする必要がある。正誤判定の採点集計は、各解答欄21に対応する正誤判定を記入結果を明確にした上で、正誤判定の内容(正解か不正解か)および各解答欄21についての配点に基づいて行われるからである。
正誤判定の採点集計にあたっては、教育用教材20上に複数の正誤判定が記入されていることから、先ず、その正誤判定についてのカウント数Kを「1」に設定する(S501)。これにより、カウント数Kが教育用教材20上に存在し得る正誤判定の数、すなわち解答欄21の数を超えるまでは(S502)、予め定められた走査順で検出される正誤判定(「○」または「×」の図形)について、一つ目から順に採点集計のための処理が行われることになる。
すなわち、K番目の「○」または「×」の図形についてその外接矩形の面積を算出して、これを「L」とする(S503)。また、解答欄21の数(=問題数)についてのカウント数Pを「1」に設定し(S504)、そのカウント数Pが教育用教材20上に存在する問題数以下であれば(S505)、その解答欄21についての解答欄位置領域情報と取り出す。そして、K番目の外接矩形とP番目の領域との重なり面積を算出し、その算出結果を「S(P)」とする(S506)。さらには、その重なり面積S(P)と外接矩形面積Lとの比を算出し、これを「R(P)」とする(S507)。このような処理を、カウント数Pの値をインクリメントしつつ(S508)、全ての解答欄位置領域情報について終了するまで繰り返して行う(S505〜S508)。
その後は、比R(P)の最大値を求め、これを「Max」とするとともに(S509)、重なり面積S(P)が最大となるカウント数Pの値を求め、これを「Pmax」とする(S510)。そして、最大値Maxの値が所定閾値Th未満の場合には(S511)、正誤判定図形と解答欄21との対応付けが不能であり、その正誤判定図形に対応する問題番号が不明であると判断する(S512)。これに対して、最大値Maxの値が所定閾値Th以上であれば(S511)、続いて、K番目の正誤判定図形が「○」であるか、あるいは「×」であるかを判定する(S513)。その結果、「○」であれば、後述する「問題別採点結果」において、カウント数Pmaxの問題の解答に対する配点を加算する(S514)。また、「×」であれば、カウント数Pmaxの問題の解答に対する配点加算を行わずに、「0点」とする(S515)。
そして、このような処理を、カウント数Kの値をインクリメントしつつ(S516)、教育用教材20上における全ての正誤判定について終了するまで繰り返して行う(S502〜S515)。
ここで、記入欄の属性の違いを認識する場合について、具体例を挙げて説明する。図16および図17は、記入欄の属性違いの認識例の概要を示す説明図である。
記入欄の属性違いを認識する場合には原本および解答記入済み答案のそれぞれから画像データを得るが、その解答記入済み答案上では、図16に示すように、解答者氏名欄が黒文字、得点欄が青文字、解答欄が赤文字といった如く、その属性別に記入文字色が異なっているものとする。そして、原本および解答記入済み答案の差分抽出結果から各記入欄の位置情報を算出するとともに、その差分抽出結果のうちの色データ成分を抽出して、その抽出結果を図17に示すような色・属性対応情報と照合し、その照合結果から各記入欄の属性の違いを認識する。このような各記入欄の属性の違いをも認識すれば、解答だけでなく、解答者氏名や得点等の抽出も非常に容易となる。このことは、属性が互いに異なる複数の記入欄が存在するものであれば、教育用教材20のみならず、他の帳票にも応用可能であることを意味する。
ただし、記入欄の属性違いの認識にあたっては、その認識を色データ成分に基づいて行うのではなく、他のデータ成分に基づいて行っても構わない。具体的には、記入文字の線太さの違いを骨格化処理(線を段階的に細らせる処理)等を経て認識したり、記入欄に所定形状の図形(○印や□印等)が記入されている場合にその図形の形状認識を行ったりすることが考えられる。
Claims (3)
- 解答記入欄に解答が記入された教育用教材から読み取られた画像データと前記解答記入欄に解答が記入されていない教育用教材についての画像データとを比較して差分を抽出する追記情報抽出手段と、
前記追記情報抽出手段によって抽出された差分について、所定範囲内で近接する差分を同一グループとし、グループ数が前記教育用教材の設問数になるようにグループ分けして、各グループに関する前記教育用教材上における前記解答記入欄の位置情報を算出する解答位置算出手段と、
前記解答位置算出手段によって算出された前記解答記入欄の位置情報を、当該解答記入欄に対する配点と対応付けて、解答配点対応情報として記憶保持する記憶手段と、
前記解答記入欄へ記入された解答および当該解答に対する正誤判定の記入がされた教育用教材から読み取られた画像データから、前記正誤判定の記入内容を抽出する正誤判定抽出手段と、
前記正誤判定抽出手段によって抽出された前記正誤判定の記入内容に基づいて、前記正誤判定の記入内容が示す内容と当該正誤判定の記入内容の前記教育用教材上における位置情報とを認識する正誤判定認識手段と、
前記記憶手段に記憶保持された前記解答配点対応情報と、前記正誤判定認識手段によって認識された正誤判定の記入内容および当該正誤判定の記入内容の前記位置情報とに基づいて、前記教育用教材に記入された正誤判定の採点集計を行う採点集計手段と
を備えることを特徴とする教材処理装置。 - コンピュータによって実現される追記情報抽出手段が、解答記入欄に解答が記入された教育用教材から読み取られた画像データと前記解答記入欄に解答が記入されていない教育用教材についての画像データとを比較して差分を抽出する追記情報抽出ステップと、
前記コンピュータによって実現される解答位置算出手段が、前記追記情報抽出ステップにおいて抽出された差分について、所定範囲内で近接する差分を同一グループとし、グループ数が前記教育用教材の設問数になるようにグループ分けして、各グループに関する前記教育用教材上における前記解答記入欄の位置情報を算出する解答位置算出ステップと、
前記コンピュータの記憶手段が、前記解答位置算出ステップにおいて算出された前記解答記入欄の位置情報を、当該解答記入欄に対する配点と対応付けて、解答配点対応情報として記憶保持する記憶ステップと、
前記コンピュータによって実現される正誤判定抽出手段が、前記解答記入欄へ記入された解答および当該解答に対する正誤判定の記入がされた教育用教材から読み取られた画像データから、前記正誤判定の記入内容を抽出する正誤判定抽出ステップと、
前記コンピュータによって実現される正誤判定認識手段が、前記正誤判定抽出ステップにおいて抽出された前記正誤判定の記入内容に基づいて、前記正誤判定の記入内容が示す内容と当該正誤判定の記入内容の前記教育用教材上における位置情報とを認識する正誤判定認識ステップと、
前記コンピュータによって実現される採点集計手段が、前記記憶ステップで記憶保持された前記解答配点対応情報と、前記正誤判定認識ステップにおいて認識された正誤判定の記入内容および当該正誤判定の記入内容の前記位置情報とに基づいて、前記教育用教材に記入された正誤判定の採点集計を行う採点集計ステップと
を含むことを特徴とする教材処理方法。 - コンピュータを、
解答記入欄に解答が記入された教育用教材から読み取られた画像データと前記解答記入欄に解答が記入されていない教育用教材についての画像データとを比較して差分を抽出する追記情報抽出手段と、
前記追記情報抽出手段によって抽出された差分について、所定範囲内で近接する差分を同一グループとし、グループ数が前記教育用教材の設問数になるようにグループ分けして、各グループに関する前記教育用教材上における前記解答記入欄の位置情報を算出して、算出された前記解答記入欄の位置情報を、当該解答記入欄に対する配点と対応付けて、解答配点対応情報として前記コンピュータの記憶装置に記憶する解答位置算出手段と、
前記解答記入欄へ記入された解答および当該解答に対する正誤判定の記入がされた教育用教材から読み取られた画像データから、前記正誤判定の記入内容を抽出する正誤判定抽出手段と、
前記正誤判定抽出手段によって抽出された前記正誤判定の記入内容に基づいて、前記正誤判定の記入内容が示す内容と当該正誤判定の記入内容の前記教育用教材上における位置情報とを認識する正誤判定認識手段と、
前記記憶装置に記憶された前記解答配点対応情報と、前記正誤判定認識手段によって認識された正誤判定の記入内容および当該正誤判定の記入内容の前記位置情報とに基づいて、前記教育用教材に記入された正誤判定の採点集計を行う採点集計手段
として機能させることを特徴とする教材処理プログラム。
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