本发明专利技术公开了一种基于图像处理的答题卡系统及其实现方法。系统包括一台计算机和在其上运行的系统程序，该系统程序可以包括图像采集子模块及其硬件如相机、光源、机械运动装置等，也可以不包括它们而使用别处扫描的图像。它还包括数据通讯模块，图像处理模块及其模式匹配子模块，数据管理和显示模块及其模板管理子模块，数据格式转换子模块，结果管理子模块和数据库。方法方面，通过答题卡系统程序为用户提供了人机对话机制和内容模板，使用户可以使用多种既定答题卡内容模板，自由地创建、编辑、安全保存答题卡及其电子版答题卡标准答案，并利用图像处理技术及模式匹配技术辅助判题，并提供用户对判题结果的数据分析、格式转换和保存等机制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于机器判卷的数字图像处理技术，特别涉及ー种。
技术介绍
目前，在许多考大、中、小学考试或职业考试中使用答题卡可以节省教师判题时间和提高判题准确率。甚至ー些类似于考试情况的如调研和选举等，也可以使用和答题卡类似方法来获得結果。当前市场上的答题卡系统/仪器/设备，即传统的答题卡系统全都是ー类专门的电子仪器，或台式或可手持式。答题卡适用于选择题，包括单选题，多选题，和判断题/是非 题，通常以英文字母(A)，(B)，(C)，(D)，…标识。选择答案时，考生需要用铅笔涂黑相应字母。使用分两个步骤。首先用户(即使用者、出题者而非考生)选择和试题想匹配(包括题目类型和个数等内容匹配)的答题卡，先填写ー份代表正确答案的答题卡，用答题卡仪器/设备扫描它作为标准。考试后，再逐一扫描学生答题卡，和标准答案比对，获得该考卷的总成绩。所有这些市场上的答题卡系统/设备都有ー些共同的缺点，特别在当前计算机技术非常先迸.同时也十分普及情况下，这些缺点就显得更加突出。他们包括I)系统绑定ー个专用设备/仪器，因此不能利用普通计算机上的强大软、硬件エ具如图形软件工具，数据和文件管理工具，強大而灵活的计算机语言等。也不利于普及。2)用户不能自己创建、修改卡面设计，不利于防作弊。3)系统依赖于特定纸张，而不能用普通打印/复印纸。因而不仅使用成本较高，对许多用户来讲也极不方便。4)许多答题卡装置在走纸判题时，在纸上对答错题(对题)打印记号，然后统计这些记号之和。在答题卡纸表面有损坏例如有油迹是就容易出现误判。5)对其结果的管理也不如在普通计算机上灵活、易用、可靠方便。普通计算机则有强大数据管理软件工具和第三方软件(例如微软的Office软件)；6)由于系统绑定ー个专用设备/仪器，其答卷的格式变化有限，不利于防作弊。7)其标准答案需要事先制定于ー个答卷之上，经过扫描录入，不能随意编辑修改，使用不方便。在使用过程中如果标准答卷保存不当，还容易导致题目泄漏。综上所述，当前市场上的答题卡系统/仪器/设备使用不方便、成本高，保密性较差。而本专利技术正是针对当前市场上的这些产品和技术的缺点所提出的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了ー种。以解决
技术介绍
中所述的现有答题卡的不足之处。具体技术方案如下首先，是本专利技术所述的基于图像处理的答题卡系统，包括一台可运行答题卡系统程序的计算机；所述计算机对外负责用户界面，应用流程，对内负责系统控制和数据、流程管理；所述计算机还包括一负责连接外部图像数据获取装置，获取外部图像信息的数据通讯模块；其作用是当系统不自带图像扫描或拍照部分的硬件时，通过它来获取外部的图像信息数据。一包括模式识别子模块的图像处理模块；所述图像处理模块用于对标准答案图像和答卷图像进行滤波去噪，黒白灰度值转换，形态学“闭合”运算，以及边缘提取；所述模式识别子模块通过将标准答案图像和答卷图像对准，以便可以逐像素相减获得差别图像，继而从这两幅图像中提取的边缘图像来进行模式匹配；ー数据管理和显示模块，它包括ー模板管理子模块、一数据格式转换子模块、ー结果管理子模块和一数据库。当然为了进一步完善上述系统，可以将诸如扫描仪、相机、照明光源等等机械设备融入系统进行整合。故作为优选方案，所述系统还设有一图像采集子系统，所述图像采集子系统包括一图像采集子模块，以及与它分别连接的一控制扫描设备的扫描控制子模块、一控制相机设备的相机控制子模块和一控制图像光源的光源控制子模块。上述这些控制模块以驱动程序的形式来控制这些外设硬件。也就是说，该答题卡系统也可以不包括图像采集模块及其所连接控制的硬件如相机、照明光源和机械设备部分，这样扫描图像通过数据通讯模块来自外部设备，此时该系统则为纯数据处理系统。如果系统包含硬件，则图像采集子系统的这些模块则通过相应硬件驱动程序来控制这些硬件获取图像数据信息。另外，基于上述本专利技术答题卡系统的实现方法具体方案如下本专利技术方法在上述系统平台基础之上，基于图像处理技术得出了一整套详细的エ作实现过程，其核心包括能让用户通过人机对话方式使用该系统，跟随其应用流程(该流程包括答题卡创建，标准答案创建，结果管理和其中许多使用它的细节)。也包括这些流程背后的程序和算法的支持，这其中又包括许多图像处理、模式识别技术的应用。所以，为了给用户提供了友好的人机对话界面，使用户可以实现以下目的i)自由创建、编辑、并安全地保存答题卡；ii)自由创建、编辑、并安全保存答题卡标准答案；iii)用机器判题，快速获得可靠结果，包括每个答卷的总分和全部试卷的结果；iv)用系统软件提供的工具，对结果数据能分析、格式转换和安全保存。本专利技术方法的基本流程是i)用户启动答题卡系统程序；ii)系统程序判断系统是否处带图像扫描子系统及相关硬件，如是则对图像扫描子系统进行初始化；初始化包括检查和设置系统硬件工作參数。iii)用户使用答题卡系统程序视窗和工具库(模板库)，用库中的答题卡中常用组件(内容)模板创建答题卡并保存完成的答题卡；常用组件包括标题，考试姓名，证件号码，使用说明，各种类型的答案等，在工具库中都有相应模板。iv)用户在答题卡系统程序视窗内用计算机机屏幕位置指示件，例如鼠标(也包括触摸屏情况下的手指)选择正确答案，建立电子版标准答案文件；同时也支持用户用传统方法填写答题卡建立标准答案，并扫描其图像；然后在标准答案图像上确定參考点；当、然，为了支持用户安全地保存标准答案图像，还包括给标准答案文件加密和设置密码，同时在图像处理过程中用包括黑白像素值转换和形态学“闭合”算子等方法将标准答案文件转换为黑白灰度图像文件。考试完毕后，用户通过答题卡系统程序，指示系统扫描全部答卷并判题；如果系统不自带图像扫描子系统，也支持用户上层从别处扫描的全部答卷；需要特别强调的是，上述电子版标准答案文件在建立过程中，其本身的格式或形式不限，可以是图形学中的矢量形式，也可以是数字图像形式。其关键核心在于电子版答题卡标准答案在建立过程中不需要经过传统的扫描标准答卷这ー步骤，让用户可以直接通过计算机界面选择、填写标准答卷，然后由计算机程序将标准答卷转化为黑白灰度图像形式的标准答案文件。V)答题卡系统程序根据标准答案，用对准后的图像进行比对的方法判题，获得每份答卷的总分； vi)汇总全部答卷判题結果。并继续支持用户使用、管理该结果包括结果显示，隐藏部分信息后产生报表，转换数据到其他程序下的格式，和保存等。根据上述方案，所述步骤中进ー步在答题卡系统程序视窗上，通过设立提供给用户ー个模板库控件，模板库控件中包含了常用答题卡组成部分的模板，例如试卷名称，考生信息，试卷使用说明，需要考生选择涂写的证件号码和各种类型考题(如单选题、多选题、判断题)答案等模板。使得用户可以简单地以计算机机屏幕位置指示件例如鼠标，或在触摸屏情况下的手指拖拽的方式自由创建和修改答题卡中内容。由于答题卡系统程序界面背后的支持程序算法是基于图像处理、模式识别技术的，使得用户可以自由安排、调整答题卡中内容的位置和方向。不需比对信息和需比对信息在答题卡中都可以自由安排。这样就能让用户为同一考题方便地产生有多种布局不同的答题卡，例如每个考试可以用A，B卷甚至更多的A，B, C，D卷，以增强考试防作弊效果。当然，该系统程序允许用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于图像处理的可编辑答题卡系统，包括一台可运行答题卡系统程序的计算机；所述计算机对外负责用户界面，应用流程，对内负责系统控制和数据、流程管理；其特征在干，所述计算机还包括 一负责连接外部图像数据获取装置，获取外部图像信息的数据通讯模块； 一包括模式识别子模块的图像处理模块；所述图像处理模块用于对标准答案图像和答卷图像进行滤波去噪，黒白灰度值转换，形态学“闭合”运算，以及边缘提取；所述模式识别子模块通过将标准答案图像和答卷图像对准，以便可以逐像素相减获得差别图像，继而从这两幅图像中提取的边缘图像来进行模式匹配； ー数据管理和显示模块，所述数据管理和显示模块包括ー模板管理子模块、一数据格式转换子模块、一结果管理子模块和一数据库。2.根据权利要求I的基于图像处理的可编辑答题卡系统，其特征在于，所述系统还设有一图像采集子系统，所述图像采集子系统包括一图像采集子模块，以及与它分别连接的一控制扫描设备的扫描控制子模块、一控制相机设备的相机控制子模块和一控制图像光源的光源控制子模块。3.根据权利要求I的基于图像处理的可编辑答题卡系统，其特征在于，所述系统通过计算机连接有扫描仪、相机和照明光源这些图像信息采集的外设。4.根据权利要求I所述的基于图像处理的可编辑答题卡系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤 i)用户启动答题卡系统程序； )系统程序判断系统是否自带图像扫描子系统及相关硬件，如是则对图像扫描子系统进行初始化； iii)用户使用答题卡系统程序视窗和工具库，用库中的答题卡中常用组件模板创建答题卡并保存完成的答题卡； iv)用户在答题卡系统程序视窗内用计算机机屏幕位置指示件选择正确答案，建立电子版标准答案文件；同时也支持用户用传统方法填写答题卡建立标准答案，并扫描其图像；然后在标准答案图像上确定參考点；考试完毕后，用户通过答题卡系统程序，指示系统扫描全部答卷并判题；如果系统不自带图像扫描子系统，也支持用户上层从别处扫描的全部答卷; V)答题卡系统程序根据标准答案，用对准后的图像进行比对的方法判题，获得每份答卷的总分； Vi)汇总全部答卷判题結果。并继续支持用户使用、管理该结果包括结果显示，隐藏部分信息后产生报表，转换数据到其他程序下的格式，和保存等。5.根据权利要求4的实现方法，其特征在于，所述步骤iii)中的常用组件包括标题，考试姓名，证件号码，使用说明以及各种类型的答案，这些在工具库中都有相应模板；所述用户可以通过计算机机屏幕位置指示件包括鼠标以及触摸屏情况下的手指来使用这些模板。6.根据权利要求4的实现方法，其特征在于，所述步骤iv)中电子版标准答案文件的格式或形式可以采用图形学中的矢量形式，也可以采用数字图像形式；所述电子版标准答案文件在建立过程中不需要经过传统的扫描标准答卷这ー步骤，由用户直接通过计算机界面选择、填写标准答卷，继而再由计算机程序将标准答卷转化为黑白灰度图像形式的标准答案文件。7.根据权利要求4或6的实现方法，其特征在于，所述步骤iv)中的标准答案文件还包括给标准答...
【专利技术属性】
技术研发人员：骊松·刘，
申请(专利权)人：苏州多捷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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