基于数字图像处理技术的答题卡识别方法(图像处理课

本文探讨了一种使用MATLAB和数字图像处理技术识别答题卡填涂区域的方法。通过Hough变换检测图像倾斜并进行旋转校正,然后采用像素统计进行二值图像的灰度值累加和阈值判定,实现答题卡涂卡标记的准确识别。系统在Windows7上运行,使用MATLAB2012b设计,包含图像旋转、灰度值统计和成绩计算等步骤。

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基于数字图像处理技术的答题卡识别方法

一、课题背景

随着科技的发展,电子与计算机技术的进步,答题卡的出现大大减轻教学工作者们批改试卷的工作量。答题卡是光标阅读机输入信息的载体,是配套光标阅读机的各种信息录入表格的总称。 答题卡将用户需要的信息转化为可选择的选项,供用户涂写。OMR是用光学扫描的方法来识别按一定格式印刷或书写的标记,并将其转换为计算机能接受的电信号的设备,并根据信息点的涂与未涂和格式文件设置将信息还原。因此,如何将答题卡填涂的黑色区域识别出来并使用计算机进行处理是极为关键的。本论文探索了有效识别答题卡的方法,以matlab为工具,基于数字图像处理技术对答题卡填涂区域进行了识别,并对识别的结果进行了处理,得到了结果。本论文利用Hough变换的直线检测技术检测图像的倾斜度,判断图像是否倾斜,对存在倾斜的图像进行旋转校正。最终实现答题卡答案的定位和检测。论文使用像素统计方法进行识别,利用黑白颜色灰度值的巨大差异对二值图像的灰度值进行累加并进行阈值判定,识别错误效率极低,能够准确的识别答题卡的涂卡标记。




  1. 算法思路

说明系统运行环境,编程软件平台,编码算法原理,算法流程图设计

本系统运行在当今主流的Windows7系统,使用较新的MATLAB2012b进行设计。在进行旋转校正时,先使用Hough变换检测出答题卡边缘直线,调用lines函数的参数得到倾斜角度并进行旋转变换从而消除答题卡倾斜状态。将扫描部分分为7个扫描区域,分别使用像素检索技术,对各个检索区域内的灰度值进行累加,并对累加和进行阈值判定,从而得出检索区域颜色,完成判定。最后再与标准答案进行比对,得出成绩。



流程图:


开始








图像旋转


图像倾斜吗?<

### 基于MATLAB的数字图像处理技术答题卡上的应用 #### 应用实例概述 利用MATLAB进行答题卡识别主要依赖于一系列图像处理技术算法。这些技术不仅限于简单的图像读取和显示,还包括更复杂的操作如图像校正、边缘检测以及模式匹配等[^2]。 #### 图像预处理阶段 为了提高后续处理的效果,在正式进入识别流程之前通常会对原始扫描件执行一些必要的预处理工作。这可能涉及到灰度化、二值化、去噪等一系列步骤来改善图片质量以便更好地提取有用特征信息: ```matlab % 将彩色图转为灰度图 grayImage = rgb2gray(originalImage); % 使用自适应阈值法将灰度图转化为黑白二值图 binaryImage = imbinarize(grayImage, 'adaptive'); % 对二值图做形态学开闭运算去除噪声干扰 cleanedImage = bwmorph(binaryImage,'open'); ``` #### 关键区域定位与矫正 由于实际应用场景中的拍摄角度偏差等因素影响,往往还需要对倾斜变形后的答卷照片实施几何变换使其恢复到标准矩形形状利于进一步解析;同时准确定位各个题目位置也是至关重要的环节之一: ```matlab % 寻找文档轮廓并求解最小外接四边形近似边界框 contours = bwboundaries(cleanedImage); approxRect = approxPolyDP(contourPoints, arcLength(contourPoints,true)*0.02, true); % 计算透视变换矩阵并将整个画面映射回水平放置状态 transformationMatrix = estimateGeometricTransform(approxRect, desiredCorners, 'projective'); correctedImage = warpPerspective(cleanedImage, transformationMatrix, [width height]); ``` #### 答案选项识别过程 当完成上述准备工作之后就可以着手解决核心问题——如何区分不同选择项之间的差异从而判断考生所选答案了。这里可以采用模板匹配的方法逐一比较每一个格子内部图案相似程度最终得出结论: ```matlab for i=1:numOfQuestions % 提取出当前题目的四个候选区作为待测样本片段 candidateAreas{i} = extractSubimage(correctedAnswerSheet, questionLocations(i,:)); % 遍历所有备选项分别计算其对应得分情况 scores(:,i) = zeros(4,1); for j=1:4 templatePattern = loadTemplate(j); % 加载预先定义好的标记图形文件 matchResult = normxcorr2(templatePattern, double(candidateAreas{i})); [~, maxIdx] = max(matchResult(:)); scores(j,i) = matchResult(maxIdx); end end ```
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