[发明专利]一种基于机器视觉的答题卡识别方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的答题卡识别方法，包括以下步骤：答题卡的模板设计、答题卡图像的矫正与提取、答题卡信息区域与答案填涂区域的划分、对标准答案答题卡及待识别答题卡图像进行抠图、利用灰度投影对答题卡填涂区域部分的纵向同步头坐标定位、标准答案答题卡蒙版与待识别答案的叠加匹配、利用叠加匹配图像的RGBA颜色空间特点，对待识别答题卡进行识别；最终得到待识别答题卡的得分情况。本发明成本低廉，只需普通摄像头连接电脑，通过设计的软件进行识别和分数统计，准确性高，识别稳定。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的答题卡识别方法。

背景技术

周万珍、郑广等提出基于数字图像的客观题阅卷系统，使用具有自动进纸器的扫描仪对答题卡图像批量扫描，人工定位答题卡填涂区域与信息区域，通过手动设置答题卡选项起始点，利用选项等间距特性，设定阈值，实现答题卡识别。郝平提出的基于图像处理耦合模版定位的答题卡识别系统，使用扫描仪对图像进行采集，基于人机交互方式划定信息区域与客观题区域。罗朝阳等，提出基于hough变换的答题卡识别系统，使用相机与扫描仪对答题卡图像进行采集，利用答题卡的填涂区域上下两条直线，利用hough直线检测，实现对答案填涂部分的区域划分。

现有的答题卡识别技术，使用高拍仪或扫描仪对答题卡图像进行采集，无法降低答题卡识别成本，且使用其他高拍仪外设的可植入性差；使用人机交互方式分割答题卡区域，失去答题卡自动识别效果；使用手工定位待识别答案区域、横纵向同步头定位、模板匹配等方法，实现答题卡的识别。本发明提出了一种利用RGBA颜色空间特性，使用叠加匹配及同步头定位方式的机器视觉识别方法，创新了答题卡的识别方式。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于机器视觉的答题卡识别系统，具有识别准确性高，稳定性强等特点。

技术方案：本发明提供了一种基于机器视觉的答题卡识别方法，包括如下步骤：

(1)设计答题卡模板；用黑色矩形框选填涂区域部分，在答案填涂区域增加横纵向同步定位头，在信息填写区域增加横纵向同步定位头；

(2)使用图像采集设备，采集标准答案答题卡图像与待识别答题卡图像；

(3)对采集到的答题卡图像进行矫正与提取；

(4)使用轮廓检测与最大矩形框识别方法对步骤(3)获取的答题卡图像进行区域划分，划分为答题卡答案填涂部分、信息部分与同步头部分；

(5)将标准答案答题卡图像制作为蒙版，对待识别答题卡图像进行RGBA抠图；

(6)使用剪切的纵向同步定位头，经灰度投影、归一化、Savitzky-Golay滤波等操作，通过处理后的灰度投影曲线最低点所在横坐标，求得纵向同步头中心位置，得到答题卡填涂区域选项的每一行对应的纵坐标位置信息；

(7)将(5)中两个图像匹配叠加，利用RGBA颜色空间特性对叠加后的图像识别。

进一步地，步骤(2)所述图像采集设备包括底座、普通摄像头、稳定支架、拍摄平面和数据传输接口；所述稳定支架固定在底座上，普通摄像头固定在稳定支架上，距离拍摄平面一定高度，且与拍摄平面保持水平。

进一步地，所述步骤(3)实现过程如下：

使用边缘检测、二值化、形态学填充方法，消除答题卡图像内部细节和纹理；利用minAreaRect函数的第三个参数得到矩形框应旋转的角度，对答题卡图像进行矫正；继续消除矫正后的答题卡图像的内部细节与纹理，进而使用轮廓检测方法得到处理后的答题卡图像的角点信息，利用角点对答题卡图像进行分割，实现对答题卡图像的提取。

进一步地，所述步骤(4)实现过程如下：