基于計算機視覺的自動判卷系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

程 驊

(黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 貴州黔南 558013)

一、基于計算機視覺的自動判卷系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用背景

在當(dāng)前的自動判斷系統(tǒng)中，采用傳統(tǒng)的光電管掃描技術(shù)，通過機讀卡和光標(biāo)閱讀機在相應(yīng)的格式上填涂相應(yīng)的空格位置，并通過掃描進行信息收集，但是由于傳統(tǒng)機讀卡的掃描具有特殊性，在使用過程中不能進行折疊，掃描的填涂位置必須為矩形，且用2B鉛筆，整體成本較高，且機讀卡使用不便，容易造成信息誤區(qū)，因此需要借鑒現(xiàn)代發(fā)展的計算機視覺技術(shù)進行自動判斷系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，降低設(shè)備成本，提高實用性[1]。

計算機的視覺技術(shù)發(fā)展至今，已被廣泛應(yīng)用到各大技術(shù)領(lǐng)域，在產(chǎn)品檢測定位匹配等各種工作中通過計算機的視覺技術(shù)進行人工取代，一定程度上改進產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。因此，可以將計算機的視覺技術(shù)主動運用到自動判卷系統(tǒng)中，提高自動判卷準(zhǔn)確率和實用性。

二、基于計算機視覺的自動判卷系統(tǒng)開發(fā)

（一）關(guān)于感知哈希技術(shù)的試卷填涂信息識別算法

感知哈希技術(shù)的算法是當(dāng)前流行的計算機圖像算法，如百度中的“搜索網(wǎng)絡(luò)中相似圖片”的系統(tǒng)就運用了該技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用到圖像對比和搜索的領(lǐng)域。該技術(shù)主要是通過對圖片的格式或字符進行信息化處理，并通過相應(yīng)的格式信息組合成一串具有明確指向性的字符，通過對比圖片的信息化字符進行相似度比較，具有快速的優(yōu)勢，被廣泛運用到大數(shù)據(jù)圖像比較中。

傳統(tǒng)的機讀卡掃描填涂位置和填涂形狀會極大地影響到掃描結(jié)果，感知哈希技術(shù)通過對比掃描試卷圖像與答案圖像區(qū)域的圖像是否具有信息相似之處進行判斷。在算法計算過程中，擴大了掃描填涂位置的計算范圍，降低了普通光標(biāo)閱讀機在填涂時的要求規(guī)則，即使進行不規(guī)則的填涂標(biāo)記，也可以識別出相應(yīng)的填涂狀態(tài)，能夠降低判卷系統(tǒng)對信息掃描和判讀的失誤率。

（二）基于圖像比較近似度結(jié)果的判卷算法

基于圖像比較近似度結(jié)果的判卷算法是感知哈希技術(shù)的技術(shù)核心，該判卷的算法主要是通過感知哈希技術(shù)進行信息識別和選取后，結(jié)合相應(yīng)的圖庫和答案以及規(guī)則進行試卷判定。首先將空白試卷中的答題卡布局以及選項框和題目進行分類歸屬和信息化處理，然后對答題的規(guī)則進行定義，如判斷題和選擇題，單選題和多選題等，對不同種類答題規(guī)則進行字符規(guī)定，最后通過對答題卷面的掃描，對比答題選項框的填涂集合與題庫填涂字符，依據(jù)答題規(guī)則的定義，結(jié)合答案字符對比和邏輯判斷，最后得到判定題目的結(jié)果[2][3]。

傳統(tǒng)的光標(biāo)閱讀判定系統(tǒng)需要機讀卡不能折疊，要用專用筆進行填涂的局限性，基于圖像比較近似度結(jié)果的判卷算法可以有效地通過計算機的方式進行規(guī)則的自定義，靈活判斷，減少了判卷系統(tǒng)的規(guī)則性和局限性，同時計算過程邏輯處理，對象鎖定等各項都是計算機視覺系統(tǒng)中最簡單的環(huán)節(jié)，因此，相對于圖像比較近似度結(jié)果的判斷方法處理速度更快。

三、基于計算機視覺的自動判卷系統(tǒng)的應(yīng)用

該系統(tǒng)主要建立在三大模塊的處理部分上，試卷管理，圖像處理，試卷結(jié)果處理。試卷管理主要是通過對考試試卷的各部分進行分析，其中包括題庫答案以及試卷的題目排版，電子試卷數(shù)據(jù)存儲和紙質(zhì)數(shù)據(jù)的印刷，分析電子試卷的題型，分值評判標(biāo)準(zhǔn)，試題排版等，運用到紙質(zhì)試卷印刷后，進行圖像學(xué)習(xí)之后再輸入電子的考試數(shù)據(jù)進行模板分析。在圖像處理方面，該判卷系統(tǒng)通過對試卷的圖像信息采取和分析處理，借用掃描儀等機械設(shè)備對空白試卷答卷和題庫答案的填涂信息進行識別，最后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆嚲斫Y(jié)果處理模塊中。試卷結(jié)果處理主要是對前端圖像處理結(jié)果和信息進行判斷，對題型分值，難易程度，評分標(biāo)準(zhǔn)，出題試卷進行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計，最終分數(shù)完成最后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，生成成績數(shù)據(jù)表[4][5]。

利用計算機視覺的自動判斷系統(tǒng)是通過計算機視覺和計算機圖像處理的技術(shù)，對試卷進行客觀分析和自動閱卷，并輔助老師進行主觀題閱讀。該系統(tǒng)采用高速掃描儀進行試卷掃描，視覺系統(tǒng)進行信息獲取和分析，信息處理最終數(shù)據(jù)結(jié)果。該系統(tǒng)利用計算機的實用性進行客觀判斷，準(zhǔn)確分析，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用機器實現(xiàn)人工復(fù)雜工作的簡化處理，賦予機器人的視覺信息處理能力并服務(wù)于最終數(shù)據(jù)結(jié)果，在教育領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價值，能有效提高教育領(lǐng)域中關(guān)于復(fù)雜數(shù)據(jù)的解決效率，提高教學(xué)質(zhì)量，減少判卷的失誤率，提高判斷的準(zhǔn)確性和效率，加快教學(xué)進程，防止判卷所用的時長過長而影響和阻礙教學(xué)進程，更好地服務(wù)于學(xué)生的進一步學(xué)習(xí)，服務(wù)于教師的工作，配合教師的工作，更好地提高教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)束語

綜上所述，計算機視覺可以利用相應(yīng)對象鎖定和結(jié)果對比近似度等技術(shù)應(yīng)用到自動判斷系統(tǒng)中，利用感知哈希技術(shù)和基于圖像比較近似度結(jié)果的判卷算法，減少計算的復(fù)雜程度，突破傳統(tǒng)判卷系統(tǒng)的局限性，降低老師判卷的壓力，提高判卷的效率和準(zhǔn)確度，利用計算機視覺技術(shù)促進教育領(lǐng)域的發(fā)展。