[发明专利]一种基于视觉标记的试卷试题内容自动分割方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体说是一种基于视觉标记的试卷试题内容自动分割方法及系统。

背景技术

在教育行业中，试卷对于检测学生知识学习情况具有重要作用。目前，试卷仍以纸质形式为主。纸质试卷具有易于携带、方便作答、保护视力和便于组织考试等优点。然而，纸质试卷也存在不易保存的缺点。完成过的试卷往往得不到有效保存而丢失，无法对以往学习情况进行整理和总结。将纸质试卷电子化是解决此问题的有效方法。然而，目前纸质试卷电子化存在以下几点不足：1）需要采用扫描仪等专门的设备录入。在日常生活中，手机、相机等才是人们常用的拍摄图像的工具；2）仅将试卷进行扫描存档，缺乏对试卷内容进行有效分析的手段。纸质试卷电子化不应当满足于拍摄形成图像，而是应当对试卷内容进行智能分析，将纸质试卷转化成为学习数据，这些数据可以成为学生的个性化档案。要达到对试卷内容智能分析的目的，关键步骤之一就是对试卷试题内容的分割，也就是将试卷图像按试题内容区域（例如选择题、填空题、简答题等）分割开来，以进行后续的智能分析。实现准确、有效的试卷试题内容分割是计算机图像分析领域具有一定挑战的技术难题，面临的困难主要包括：录入图像的环境多样，存在不同拍摄视角、光照条件等的影响；试卷内容排版多样，作答后字符之间的重叠连接给分割造成干扰。

基于上述现状，需要开发一种准确、高效的试卷试题内容自动分割方法及系统，以实现试题内容区域的提取，为纸质试卷的电子化以及后续的智能分析提供保障。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于视觉标记的试卷试题内容自动分割方法，包括以下步骤：

S1：从试题库抽取试题自动组成一份模块试卷并在该模块试卷每页中的指定位置添加视觉标志：

S1.1：所述视觉标志包括分割信息标志，所述分割信息标志采用1个QR二维码，设于该模块试卷的左上角，将本页每道试题区域的起始线和终止线的坐标信息编码存入该QR二维码中；

S1.2：所述视觉标志还包括校正标志，所述校正标志采用QR二维码的定位符，共计4个，包括位于模块试卷的左上位置的左上校正标志、位于右上位置的右上校正标志、位于左下位置的左下校正标志和位于右下位置的右下校正标志，其中位于左上位置的校正标志不能包含分割信息标志；

S2：将S1中已添加视觉标志的模块试卷打印，得到纸质试卷，纸质试卷在答题完成后，通过手机或相机设备拍摄形成电子图像试卷，然后对电子图像试卷中的视觉标志进行检测；具体步骤如下：

S2.1：将电子图像试卷由彩色图像转换成灰度图像；

S2.2：采用QR二维码检测和识别算法进行分割信息标志的检测，当且仅当检测到1个分割信息标志时，读取其中的试题区域的相关坐标信息，若能读取，执行S2.3，否则，返回执行S2.1；

S2.3：采用自适应阈值方法对灰度图像进行二值化处理，其二值化处理时偏移值调整量取初始化值为10；

S2.4：在二值化图像上进行校正标志的检测，若检测到4个校正标志，则检测成功；若检测到的校正标志数量小于或大于4，则返回S2.3中，将偏移值调整量增加10后再次进行二值化处理，直到检测到4个校正标志为止；

S3：将S2中的电子图像试卷进行校正，具体步骤如下：

S3.1：分别计算出S2.4中电子图像试卷中的每一校正标志中心位置的坐标，区分出左上、右上、左下、右下的校正标志，作为电子图像试卷的四个点；

S3.2：计算出S1中所述模块试卷中4个校正标志中心位置的坐标，作为模块试卷的四个点；

S3.3：根据S3.1 和S3.2的四个点，求解出单应性矩阵；

S3.4： 通过S3.4求解的单应性矩阵，将拍摄的存在形变的电子图像试卷映射为校正后的电子图像试卷；

S4：根据分割信息标志中储存的每道试题区域的坐标信息，在校正后的电子图像试卷上截取相应区域，完成试卷的自动分割。

作为优选，：步骤S1中所述QR二维码还可位于模块设卷的右上角、左下角或右下角；当QR二维码位于右上角时，位于右上的右上校正标志不包含分割信息标志；当QR二维码位于左下角时，位于左下的左下校正标志不包含分割信息标志；当QR二维码位于右下角时，位于右下的右下校正标志不包含分割信息标志。

所述QR二维码可替换为Data Matrix、MaxiCode、Aztec、Vericode、PDF417,Ultracode、Code 49、Code 16K的任意一种。