基于颜色识别的答题卡切分方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及教育技术领域，尤其涉及一种基于颜色识别的答题卡切分方法、装置、设备机存储介质。

背景技术

目前教育行业对于试卷和作业的支持大多数用于客观题，对于主观题的支持一向不是很友好。目前对于主观题的做法大多数情况是不支持，少部分需要支持的话主要有单题录入以及整卷答案录入的方式。

现在市面上对于主观题录入的方式一般采用整卷答案一起录入的方式，采用的这种方式，针对于一套试卷，学生在草稿纸或者练习本上整体进行作答后，整体进行拍照提交的方式。这种提交的方式操作简单，一般小学生都能够很简单的使用，而且也符合现在教学过程中需要学生手写答卷的情况。缺点就是在教师改卷的时候需要花费更大的精力，需要人工去切分答题卡来实现答案和题目的一一对应，现有的答题卡切分方法的步骤繁琐，切分效率低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有的答题卡切分方法步骤繁琐，切分效率低的技术问题。

本发明第一方面提供了一种基于颜色识别的答题卡切分方法，所述答题卡切分方法包括：

通过终端采集用户按照预设的答题格式进行答题的答题卡图像，其中，所述答题格式包括题号和答题内容分别采用不同的颜色书写，题号所在区域和答题内容所在区域之间通过竖线隔开，不同题号对应的答题内容所在区域之间至少空一行；

基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分；

对所述答题卡图像切分后得到的单题答题卡图像进行编号；

将不同编号的所述单题答题卡图像与对应的题目绑定后存储。

可选的，在本发明第一方面的一种实现方式中，所述基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分之前包括：

基于伽马变换对所述答题卡图像进行锐化增强；

基于领域均值法对所述答题卡图像进行二值化处理；

基于高斯模糊对所述答题卡图像进行降噪处理。

可选的，在本发明第一方面的一种实现方式中，所述基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分包括：

基于图像形态学的方法获得所述答题卡图像中的文字区域的轮廓；

对所述轮廓中的文字进行旋转摆正，获得标准的答题卡图像。

可选的，在本发明第一方面的一种实现方式中，所述对所述轮廓中的文字进行旋转摆正包括：

对所述答题卡图像中的文字区域进行边缘检测；

对所述答题卡图像中的文字区域进行仿射变换；

对所述答题卡图像中的文字区域进行透射变换。

可选的，在本发明第一方面的一种实现方式中，所述基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分包括：

基于颜色识别找出所述答题卡图像中的题号所在区域和答题内容所在区域；

基于图像识别找出所述答题卡图像中不同题号对应的答题内容；

利用不同答题内容之间的空行对所述答题卡图像进行分割裁剪，得到所述单题答题卡图像。

可选的，在本发明第一方面的一种实现方式中，所述终端包括手写板、平板电脑和手机。

可选的，在本发明第一方面的一种实现方式中，所述题号的颜色为红色，所述答题内容的颜色为黑色。

本发明第二方面还提供了一种答题卡切分装置，所述答题卡切分装置包括：

采集模块，用于采集用户按照预设的答题格式进行答题的答题卡图像，其中，所述答题格式包括题号和答题内容分别采用不同的颜色书写，题号所在区域和答题内容所在区域之间通过竖线隔开，不同题号对应的答题内容所在区域之间至少空一行；

切分模块，用于基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分；

编号模块，用于对所述答题卡图像切分后得到的单题答题卡图像进行编号；

存储模块，用于将不同编号的所述单题答题卡图像与对应的题目绑定后存储。

本发明第三方面提供了一种答题卡切分设备，所述答题卡切分设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；

所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述答题卡切分设备执行如上述任一项所述的基于颜色识别的答题卡切分方法。

本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的基于颜色识别的答题卡切分方法。

有益效果：本发明提供了一种基于颜色识别的答题卡切分方法、装置、设备及存储介质，所述答题卡切分方法包括通过终端采集用户按照预设的答题格式进行答题的答题卡图像；基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分；对所述答题卡图像切分后得到的单题答题卡图像进行编号；将不同编号的所述单题答题卡图像与对应的题目绑定后存储。本发明基于颜色识别的答题卡切分方法由于答题卡是采用固定的答题格式进行答题，答题格式包括题号和答题内容分别采用不同的颜色书写，题号所在区域和答题内容所在区域之间通过竖线隔开，不同题号对应的答题内容所在区域之间至少空一行，无需固定格式的答题卡，提高了题目切分的效率，方便后续批改。

附图说明

图1为本发明一种基于颜色识别的答题卡切分方法的一个实施例示意图；

图2为本发明一种答题卡切分装置的一个实施例示意图；

图3为本发明一种答题卡切分设备的一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种基于颜色识别的答题卡切分方法、装置、设备及存储介质。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中本发明第一方面提供了一种基于颜色识别的答题卡切分方法，所述答题卡切分方法包括：

S100、通过终端采集用户按照预设的答题格式进行答题的答题卡图像，其中，所述答题格式包括题号和答题内容分别采用不同的颜色书写，题号所在区域和答题内容所在区域之间通过竖线隔开，不同题号对应的答题内容所在区域之间至少空一行；

S200、基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分；

S300、对所述答题卡图像切分后得到的单题答题卡图像进行编号；

S400、将不同编号的所述单题答题卡图像与对应的题目绑定后存储。

具体来说，本发明要求用户在答题的时候需要按照一定的格式来进行答题，如题号需用红颜色笔来进行书写，答题内容需用黑颜色笔来进行书写，用于在答题卡切分的时候确定范围。另外题号区域与答案区域要间隔分明，题目与题目之间也需要间隔分明，便于切分的图片存在一个较为明显的边界。本发明技术方案可以很方便的进行电子教育行业中的答题卡录入，在兼顾整卷录入的方便性、可操作性的同时利用该技术做到了答题卡与题目一一对应，提升了用户答案录入的效率，为后续提升教师批改效率做出了技术预处理，并提升了主观题的回答情况分析、错题录入等功能做了一定的技术预处理。

在本发明第一方面的一种可选的实施方式中，所述基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分之前包括：

基于伽马变换对所述答题卡图像进行锐化增强；

在本实施例中，基于伽马变换的锐化并增强实现，用户直接拍照上传的图片质量参差不齐，大部分照片因为拍照手法问题都会比较灰暗，需要对图片进行处理，增加图片的显示效果。伽马变换对图像的修正作用其实就是通过增强低灰度或高灰度的细节实现的，从伽马曲线可以直观理解如下图，γ值以1为分界，值越小，对图像低灰度部分的扩展作用就越强，值越大，对图像高灰度部分的扩展作用就越强，通过不同的γ值，就可以达到增强低灰度或高灰度部分细节的作用。本发明中通过调整该阈值，增强了整体图片的显示亮度和细节。

基于领域均值法对所述答题卡图像进行二值化处理；

在本实施例中，基于领域均值的自适应阈值二值化处理。为了进一步增强答题卡的显示细节，本发明中将图片进行了二值化处理。因为在用户答题的时候我们事先有所要求，需要是白纸(或浅色纸)黑字(或深色字)以及红色题号，所以我们在二值化的时候使用CV_THRESH_TOZERO模式算法。即像素值小于阈值的时候我们将其改为白色底，而高于阈值的情况，保留原色彩像素。本发明使用的是基于领域均值的自适应阈值二值化，能够局部的获取不同的阈值，在二值化处理后可以保留更多的原图细节，确保二值化过程中不会产生信息丢失。

基于高斯模糊对所述答题卡图像进行降噪处理。

在本实施例中，基于高斯模糊的降噪模糊处理。该步骤用于消除二值化过程中产生的毛刺毛边问题。图片模糊的原理较为简单，如下图，就是将像素点临域的像素进行卷积，卷积值最后赋值个当前卷积的中心像素即可，常用的模糊有均值模糊以及高斯模糊，两者差距不大，区别只是卷积核的值不同而已，在本发明中，使用的是高斯模糊的方法。通过对图片高斯模糊处理，消除掉在之前照片处理的毛刺，让用户答题卡图片经过上面两个步骤之后不会产生很多的毛刺毛边，生成的图片更加圆滑。

在本发明第一方面的一种可选的实施方式中，所述基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分包括：

基于图像形态学的方法获得所述答题卡图像中的文字区域的轮廓；

对所述轮廓中的文字进行旋转摆正，获得标准的答题卡图像。

在本实施例中，截取答题卡区域并校正：基于图像形态学的方法，将二值化后的图片进行膨胀处理，让文字变成一块块大区域，然后识别整块颜色的轮廓，将轮廓进行合并后得到一个大的轮廓，用矩形去框住这个轮廓，处理后得到一个较完整的答题卡区域，该区域为答题卡的主要内容，将该区域的内容进行裁剪并旋转摆正，得到一个较为标准的答题卡照片。

以上这些步骤统一为答题卡图片的预处理步骤，可以将用户在拍照过程中出现的拍照偏差，去除拍照过程中误拍摄的杂物，拍摄过程中产生的光暗差或者影子等影响因素，进一步提升答题卡的核心内容，提取出真正的答题卡照片。

在本发明第一方面的一种可选的实施方式中，所述对所述轮廓中的文字进行旋转摆正包括：

对所述答题卡图像中的文字区域进行边缘检测；

图像的边缘检测是图像处理中重要的一部分，图像中形状的边是会出现局部亮度明显的变化，其主要体现在图像中物体的灰度值、颜色、纹路等边沿结构的显著变化。在图像中物体的边沿变化有一定的特点为，基本可以分成阶跃型、凸边型和屋顶型，与边缘相切的方向灰度值的变化比较平滑，与边缘切线垂直的方向像素值会出现断崖式变化。在一幅图像中不同的区域可以通过其边缘进行区分，通常在提取图像边缘特征时，通过对图像上的像素点进行求导或是求二阶导数来检测图像上的灰度变化的剧烈成度。通常一阶导数的运算比较简单，可以用来计算特定方向上图像的像素变化，为了得到普遍的适用性，需要检测的图像一般都是二维的图像，在数学上有一个比较方便的表示变化程度的方法就是梯度，二维灰度图像的像素在三维图像中可以呈现出高低起伏的变化，梯度的性质刚好与之符合，可以反应出图像边缘的变化程度。

对所述答题卡图像中的文字区域进行仿射变换；

在本实施例中，仿射变换是一种线性变换，对图像变换后保持平直和平行，在图像经过仿射变化后，图像中正方形的直线还是平行的直线，但是图中正方形的角度会有变化，并且对角线上的两个角会保持一致的变化。

在答题卡所获取图像的实际情况中，图像一般是在线扫描过程中图像出现拉伸的情况这时可以使用放射变换进行矫正，在使用相机拍摄图像的过程中仰角或是俯角拍摄得到的图像并不是平行四边形，而是四个角的角度都是不同的一般的四边形，这时使用仿射变换就不能达到矫正的目的了，这就需要使用透视变换。

对所述答题卡图像中的文字区域进行透射变换。

在本实施例中，透射变换是一种三维变换也叫透视变换，它将图片投影到空间坐标中。相机所拍的答题卡图像一般是透视图，形变也是透视形变，因此解决这一情况需要使用到透视变换的有关技术。答题卡图像的透视矫正需要使用图像的透射变换，透射变换在空间中是一种三维的图像变换，从效果上看是一种从一个平面投影到一个新平面的过程。透射变换不但可以将图像变成平行四边形，还将图像变成平行四边形、梯形和正方形，从效果上看透射变换可以矫正所有仿射变换可以矫正的图形，透射变换的功能更强大，透射变换的坐标矩阵可以利用图像中的要矫正物体的四个角的坐标平求得。

在本发明第一方面的一种可选的实施方式中，所述基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分包括：

基于颜色识别找出所述答题卡图像中的题号所在区域和答题内容所在区域；

基于图像识别找出所述答题卡图像中不同题号对应的答题内容；

利用不同答题内容之间的空行对所述答题卡图像进行分割裁剪，得到所述单题答题卡图像。

在本实施例中，基于颜色技术的识别，将答题卡进行分题裁剪。根据上面得到的完整答题卡图片，先将图片转至HSV域，然后只保留红色部分，再通过类似第四步中描写的查找文字区域的方法，找出每道题的题号区域，这样既可得到一个个的小轮廓，利用这些小轮廓以及事先保留的空行区域，对图片进行分割裁剪，得到具体的单题答题卡图片。

在本发明第一方面的一种可选的实施方式中，所述终端包括手写板、平板电脑和手机。即本技术方案中采集答题卡图像可以通过手写板、平板电脑和手机等来实现。

在本发明第一方面的一种可选的实施方式中，所述题号的颜色为红色，所述答题内容的颜色为黑色。在本实施例中，题号和答题内容之间为反差较大的颜色，更加便于题号和答题内容之间的识别。

参见图2，本发明第二方面还提供了一种答题卡切分装置，所述答题卡切分装置包括：

采集模块10，用于采集用户按照预设的答题格式进行答题的答题卡图像，其中，所述答题格式包括题号和答题内容分别采用不同的颜色书写，题号所在区域和答题内容所在区域之间通过竖线隔开，不同题号对应的答题内容所在区域之间至少空一行；

切分模块20，用于基于颜色识别和图像识别对所述答题卡图像进行逐题切分；

编号模块30，用于对所述答题卡图像切分后得到的单题答题卡图像进行编号；

存储模块40，用于将不同编号的所述单题答题卡图像与对应的题目绑定后存储。

在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述答题卡切分装置还包括：

锐化模块，用于基于伽马变换对所述答题卡图像进行锐化增强；

二值化处理模块，用于基于领域均值法对所述答题卡图像进行二值化处理；

降噪模块，用于基于高斯模糊对所述答题卡图像进行降噪处理。

在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述答题卡切分装置还包括：

轮廓获取模块，用于基于图像形态学的方法获得所述答题卡图像中的文字区域的轮廓；

校正模块，用于对所述轮廓中的文字进行旋转摆正，获得标准的答题卡图像。

在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述校正模块包括：

边缘检测单元，用于对所述答题卡图像中的文字区域进行边缘检测；

仿射变换单元，用于对所述答题卡图像中的文字区域进行仿射变换；

透射变换单元，用于对所述答题卡图像中的文字区域进行透射变换。

在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述切分模块还用于基于颜色识别找出所述答题卡图像中的题号所在区域和答题内容所在区域；

基于图像识别找出所述答题卡图像中不同题号对应的答题内容；

利用不同答题内容之间的空行对所述答题卡图像进行分割裁剪，得到所述单题答题卡图像。

在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述终端包括手写板、平板电脑和手机。

在本发明第二方面一种可选的实施方式中，所述题号的颜色为红色，所述答题内容的颜色为黑色。

上面图2从模块化功能实体的角度对本发明实施例中的一种答题卡切分装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本发明实施例中一种答题卡切分设备进行详细描述。

图3是本发明实施例提供的一种答题卡切分设备的结构示意图，该基于答题卡切分设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器50(central processing units，CPU)(例如，一个或一个以上处理器)和存储器60，一个或一个以上存储应用程序或数据的存储介质70(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器和存储介质可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对答题卡切分设备中的一系列指令操作。更进一步地，处理器可以设置为与存储介质通信，在答题卡切分设备上执行存储介质中的一系列指令操作。

答题卡切分设备还可以包括一个或一个以上电源80，一个或一个以上有线或无线网络接口90，一个或一个以上输入输出接口100，和/或，一个或一个以上操作系统，例如Windows Serve，Mac OS X，Unix，Linux，FreeBSD等等。本领域技术人员可以理解，图3示出的答题卡切分设备结构并不构成对答题卡切分设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于颜色识别的答题卡切分方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统或装置、单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。