专利名称：一种自动识别处理批阅结果的电子阅卷系统及方法
技术领域：
本发明涉及自动识别技术领域，特别是一种自动识别处理批阅结果 的电子阅巻系统及方法。
背景技术：
现有的电子阅巻系统的系统和方法采用扫描仪作为主要的试巻图'片 采集工具，在考生答巻之后和在教师批阅之前，将还没有被批阅的试巻 批量扫描处理并存储到电脑系统中去，然后让教师通过电脑界面用鼠标 和键盘输入的方式来对试巻的图片进行批阅，包括标注分数、圈点某些 符号、附加评语等。这种电子阅巻系统虽然具有能够即时记录和统计 分数的功能，但是由于标注和原始试巻是分离的，不能将教师的批阅痕 迹保留到原始试巻上，不能让学生及时方便地得到批阅结果，从而限制 了电子阅巻在教学中的有效应用。
现有的其他电子阅巻系统要求在阅巻工作未开始之前，就制作一个 特殊的模版文件，并印制特殊的答题卡，才能允许这些系统对试巻进行 批量扫描、定位和识别等处理工作。 '
现有的其它电子阅巻系统为了能够快速对试巻进行大批量扫描，对
纸张的质量有严格的要求。
一般70克以上的激光打印纸才能保证扫描 过程的可靠性。低质量的纸张，例如40克到50克的纸张，经常造成夹 纸等故障。考试流程采用传统的电子阅巻系统，往往为考试单位带来成 本问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种自动识别处理 批阅结果的电子阅巻系统及方法。
本系统通过采用悬挂的摄像设备和电脑，让批阅人员能够在原始.试 巻上进行传统方式的批巻操作，在保留了纸张上的全部手写批阅标注符 号的同时，实时对试巻进行拍照，并且应用多种技术对所拍摄的手写符 号进行动态识别，从而获取例如像学生学号、单道题分数和整巻分数等 关键数据。本发明中的系统和方法，保证了阅巻人员既可以不用完全 改变原来在纸上批阅的方便直观的工作方式，保留批阅痕迹以便于考生能够看到并可靠地保留批阅结果，同时又充分利用电子电脑的功能对批 阅后的试巻进行电子存档、符号识别、试巻对应考生身份的处理、自动 计算分数、并且进行多层次的统计和分析，为阅巻工作提高了效率和可 操作性。
一种自动识别处理批阅结果的电子阅巻系统，包括中央处理单元，
图像采集设备，控制信号输入设备，显示输出设备，存储单元，中央处
理单元连接图像采集设备、控制信号输入设备、显示输出设备，中央处 理单元与存储单元双向连接。 '
一种自动识别处理批阅结果的电子阅巻方法，包括电子阅巻的批阅 方法和电子阅巻的可选批阅方法。
本发明的自动识别处理批阅结果的电子阅巻方法使用了下述算法。
1. 手写数字识别的算法(图8)
2. 手写六点码识别的算法(图9)
通过六个顶点的固定，将人工手写的阿拉伯数字相对标准化，。为提 高数字化识别的识别率，提出了一种实用的方法。可根据实际的书写位 数要求，实现数字的标记标识。
具体参见图5
3. 有差异颜色的标注识别算法(用红色笔标注的算法)(图IO) 算法流程(图11)
结果计算和统计分析机制(图12)
有益效果
本发明中的系统和方法，首次采用了悬挂式摄像仪作为电脑外设设 备形成批阅工作台，让教师能够用传统的纸笔工具，按照自然的方式在 原始试巻上直接批阅、，避免了试巻和标注的分离，同时在批阅的过程.中 随时抓取批阅后的结果图片，在电脑的配合下，对批阅产生的标注符号 进行实时或者非实时的自动识别，并且在将识别的考生号码与考生身份 形成一一对应关系后，进行自动得分的记录、计算、统计和分析等处理。 与现有其它电子阅巻系统相比，具有既能保证批阅痕迹被保留在原始试巻上实际需求，又充分利用电脑的实时统计分析和图片的电子存档管理
等优越性能；既提高了批阅效率，又保留了试巻和批阅痕迹的一体性， 让考生能够得到最佳的反馈结果，让电子阅巻能够更好地地适应考试工 作的实际需求。
本发明中的系统和方法，不要求教师事先制作特殊的模版，考生只 要在指定的大致区域输入手写的数字符号来标志考生身份号码，教师只 要在指定的大致区域内手写标注每道题的得分，系统就可以自动生成一 个辅助性模版并自动识别出考生和试巻的一一对应关系以及批阅结果 数据，然后自动进行统计分析。这个创新，大量简化了操作流程，提'高 了系统在实际中的可用性。
本发明的系统和方法，因为采用了悬挂式拍照的形式，可以对任何 不同质量、不同尺寸规格、甚至多张罗列的纸张进行处理，为考试单位 节省大量成本，并提供操作的灵活性。
图1是本发明的自动识别处理批阅结果的电子阅巻系统图。 图2是图1中的悬挂式摄像头及批阅工作台结构图。 图3是图1中的电子阅巻系统连接关系图。
图4是本发明的"六点码"在学生试巻中的应用示意图。 .
图5是本发明的"六点码"六点码示意及书写数字图。
图6是本发明自动识别处理批阅结果的电子阅巻的批阅流程图。
图7是本发明自动识别处理批阅结果的电子阅巻的可选批阅流程图。
图8是本发明的手写数字识别的算法流程图。
图9是本发明的手写六点码识别的算法流程图。
图IO是本发明的有差异颜色的标注识别算法流程图。
图ll是本发明的算法流程图。
图12是本发明的结果计算和统计分析机制流程图。
具体实施例方式
图1是本发明的自动识别处理批阅结果的电子阅巻系统图 ' 本系统包括中央处理单元l，图像采集设备2，控制信号输入设备 3，显示输出设备4，存储单元5。中央处理单元1连接图像采集设备2、 控制信号输入设备3、显示输出设备4，中央处理单元1与存储单元5双向连接。
中央处理单元1用于a)所有识别算法的运算，b)所有判别匹配算 法的运算，c)程序逻辑的执行控制，d)统计、分析运算。 中央处理单元1包括PC主机和服务器。
图像采集设备2采用悬挂式摄像头批阅工作台、数码相机、扫描仪、 数码摄像机。还采用带摄像头的便携电脑、手机拍照、拍照PDA。图像 采集设备2用于a)采集图像，b)采集视频流。
控制信号输入设备3采用键盘、麦克风。控制信号输入设备3用于 a)用户用键盘、鼠标、语音通知系统使用意图，b)用户反馈给系统需 要用户确认的内容。
显示输出设备4采用显示器、打印机。显示输出4用于a)显示给用 户系统自动识别的结果，以便用户确认。b)显示给需用户选择的内容， 以便用户选择。c)打印输出结果、成绩等报表。
存储单元5用于a)存储识别算法需要的特征数据库，b)预制的和生 产的试巻模板存储，c)用户数据存储，d)程序存储，e)统计、分析结果 存储。
图2是图1中的悬挂式摄像头及批阅工作台结构图
包括21.摄像头22.LED 23.转轴42.摄像头升降杆25.拍摄名片档 26.拍摄A5档27.拍摄B5档28拍摄A4档29.小键盘接口 30.USB接 口 31.麦克风32.台面33.纸槽，放置不同规格拍摄物放置区标记34. 拍摄键35.重置键。
在台面32上的纸槽33中放置名片，A5,B5，A4不同规格纸张。本系 统可以对任何不同质量、不同尺寸规格、甚至多张罗列的纸张进行处理。
可采用通用网络摄像头， 一般向下拍照，对摆放在下面平面上的文件
拍照
支架为摄像头提供固定和支撑
摄像头高度可调，使拍照到的图片全部抓取到试巻的实际尺寸 提供相配合的光源
提供轻薄的台面，并标有与纸张大小对应的尺寸和定位标记 对准标记后无需再调整镜头的焦距或者摄像头高度即可拍照。" 图3是图1中的电子阅巻系统连接关系图
8图中所示，图像采集单元、显示单元、输入单元分别连接中央处理单 元及存储单元。
图4是本发明的"六点码"在学生试巻中的应用示意图 考生身份号标注区，可输入手i写阿拉伯数字号码，ii本发明的"六
点码"，iii通用条形码，iv块状填涂码。除本发明的"六点码"输入外，
其输入码都为常规的输入方式。
图中，表示"六点码"在试巻中的的位置。"六点码"位于试巻的最上部。
通过六个顶点的固定，将人工手写的阿拉伯数字相对标准化，为提 高数字化识别的识别率，提出了一种实用的方法。为数字化识别做了 可能。
图5是本发明的"六点码"示意及书写数字图
a) 表示六点码示意图，图中，A B C D E F表示六点码，
b) 表示六点码书写的0 1 2 3 4 5 6 7 8 9的数字示意图。 六点码即由六个间距适度的六个点组成。共分三行二列，每行二个
点，每列三个点，共六个点。对于点的大小及间距可不做特别要求，可 根据应用场所做适当调整。ABCDEF六个字母是为了表述本发明所写标 识符号。
以下简要说明六点码书写数字示意图。如图所示，数字0由点 ABCDEF六个点首尾相连手写组成来表述；数字1由点BDF三个点顺 序相连组成表述；数字2由点ABDCEF六个点顺序相连组成表述；数 字3由点AB两点相连、CD两点相连、EF两点相连及BDF三个点相 连共同组成表述；数字4由点AC两点相连、CD两点相连及BDF三个 点相连共同组成表述；数字5由点AB两点相连、AC两点相连、CD两 点相连、DF两点相连及EF 二个点相连共同组成表述；数字6由点AB 两点相连、ACE三点相连、CD两点相连、DF两点相连及EF二个点相 连共同组成表述;数字7由点AB两点相连及BDF三个点相连共同组成 表述；数字8由点AB两点相连、ACE三个点相连、CD两点相连、EF 两点相连及BDF三个点相连共同组成表述；数字9由点AB两点相连、 AC两点相连、CD两点相连及BDF三个点相连共同组成表述。在六点 码中0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9， 10个阿拉伯的横竖书写范围'均不超出类似于数字G所表述的范围。
图6是本发明自动识别处理批阅结果的电子阅巻的批阅流程图'
其步骤如下
步骤1指定学生在考巻上填写身份号码的区域，考生在指定区域内 填写身份号码，考生交巻，老师收齐所有试巻；
步骤2老师取出一份试巻摆放在悬挂式批阅工作台下，进行纸上批 阅和标注；
步骤3系统进行实时视频图片采集，系统在教师指令，包括键盘、 鼠标、语音指令后或者自动进行对批阅符号的识别，系统显示识别结果 包括学号，每题分数，对错号，标注符号，评语等统计和报告；
步骤4系统显示识别校正、核实界面，如果有错，教师进行核实校 正，再返回重新系统显示识别校正、核实界面。如果没错，审核试巻都 批阅完了吗？如果没有批阅完，返回步骤2中的老师取出一份试巻摆放 在悬挂式批阅工作台下，进行纸上批阅和标注；如果批阅完，转下一步;
步骤5系统对分数进行计算、记录；
步骤6系统进行统计分析，并生成成绩报表，并显示成绩报表。 图7是本发明自动识别处理批阅结果的电子阅巻的可选批阅流程图 其步骤如下-
步骤1指定学生在考巻上填写身份证号码的区域，考生在指定区域
内填写身份证号码，考生交巻，老师收齐所有试巻； 步骤2老师将所有试巻逐一进行纸上批阅和标注； 步骤3教师对批阅后的所有试巻批量拍照或者扫描； ' 步骤4系统自动进行对批阅符号的识别，系统显示识别结果包括学
号，每题分数，对错号，标注符号，评语等统计和报告；
步骤5系统显示识别校正、核实界面，如果有错，教师进行核实校
正，再返回重新系统显示识别校正、核实界面。如果没错，审核试巻都
核实了吗？如果没有，返回系统显示识别校正、核实界面，如果核实了，
转下一步；
步骤6系统对分数进行计算、记录；
步骤7系统进行统计分析，并生成成绩报表，并显示成绩报表。 图8是本发明的手写数字识别的算法流程图。a为训练时的流程；b为识别时的流程；
图中文字说明了流程的过程。 图9是本发明的手写六点码识别的算法流程图。
图中文字说明了流程的过程。 图IO是本发明的有差异颜色的标注识别算法流程图。
图中文字说明了流程的过程。 图ll是本发明的算法流程图。
a为计算分数的考试模板生成算法时的流程；
b为不需要计算分数的考试模板生成算法时的流程。
图中文字说明了流程的过程。 图12是本发明的结果计算和统计分析机制流程图。
图中文字说明了流程的过程。
权利要求
1.一种自动识别处理批阅结果的电子阅卷系统，包括中央处理单元(1)，图像采集设备(2)，控制信号输入设备(3)，显示输出设备(4)，存储单元(5)，其特征在于，中央处理单元(1)连接图像采集设备(2)、控制信号输入设备(3)、显示输出设备(4)，中央处理单元(1)与存储单元(5)双向连接。
2、 根据权利要求1所述的电子阅巻系统，其特征在于，所述中央处理单元(1)用于a)所有识别算法的运算，b)所有判别匹配算法的运算，c)程序逻辑的执行控制，d)统计、分析运算。
3、 根据权利要求1所述的电子阅巻系统，其特征在于，所述图像采集设备(2)采用悬挂式摄像头批阅工作台、数码相机、扫描仪、数码摄像机，还采用带摄像头的便携电脑、拍照手机、拍照PDA， 图像采集设备(2)用于a)采集图像，b)采集视频流，所述控制信号输入设备(3)采用键盘、麦克风，控制信号输入设备(3)用于a)用户用键盘、鼠标、语音通知系统使用意图，b)用户反馈给系统需要用户确认的内容，所述显示输出设备(4)采用显示器、打印机，显示输出(4)用于a)显示给用户系统自动识别的结果，以便用户确认，b)显示给需用户选择的内容，以便用户选择，c)打印输出结果、成绩等报表，所述存储单元(5)用于a)存储识别算法需要的特征数据库，b)预制的和生成的试巻模板存储，c)用户数据存储，d)程序存储，e)统计、分析结果存储。
4、 根据权利要求3所述的电子阅巻系统，其特征在于，所述悬挂式摄像头批阅工作台包括摄像头(21)， LED (22)，转轴(23)，摄像头升降杆(24)，拍摄名片档(25)，拍摄A5档(26)，拍摄B5档(27)，拍摄A4档(28)，小键盘接口 (29)， USB接口 (30)，麦克风(31),台面(32)，纸槽(33)，拍摄键(34)，重置键(35)。
5、 一种自动识别处理批阅结果的电子阅的批阅方法，其步骤如下步骤1指定学生在考巻上填写身份号码的区域,考生在指定区域内填写身份号码，考生交巻，教师收齐所有试巻；步骤2教师取出一份试巻摆放在悬挂式批阅工作台下，进行纸上批阅和标注；步骤3系统进行实时视频图片采集，系统在教师指令，包括键盘、鼠标、语音指令后或者自动进行对批阅符号的识别，系统显示识别结果包括学号，每题分数，对错号，标注符号，评语统计和报告；步骤4系统显示识别校正、核实界面，如果有错，教师进行核实校正，再返回重新系统显示识别校正、核实界面。如果没错，审核试巻都批阅完了吗？如果没有批阅完，返回步骤2中的老师取出一份试巻摆放在悬挂式批阅工作台下，进行纸上批阅和标注；如果批阅完，转下一步；步骤5系统对分数进行计算、记录；步骤6系统进行统计分析，并生成成绩报表，并显示成绩报表。
6、 一种自动识别处理批阅结果的电子阅巻的可选批阅方法，其步骤如下步骤1指定学生在考巻上填写身份号码的区域，考生在指定区域内填写身份号码，考生交巻，教师收齐所有试巻；步骤2教师将所有试巻逐一进行纸上批阅和标注；步骤3教师对批阅后的所有试巻批量拍照或者扫描；步骤4系统自动进行对批阅符号的识别，系统显示识别结果包括学号，每题分数，对错号，标注符号，评语等统计和报告；步骤5系统显示识别校正、核实界面，如果有错，教师进行核实校正，再返回重新系统显示识别校正、核实界面。如果没错，审核试巻都核实了吗？如果没有，返回系统显示识别校正、核实界面，如果核实了，转下一步；步骤6系统对分数进行计算、记录；步骤7系统进行统计分析，并生成成绩报表，并显示成绩报表。
7、 根据权利要求5、 6所述的电子阅巻的方法，其特征在于，教师先批阅和标注，然后对批阅和标注的符号进行识别。
8、 根据权利要求5、 6所述的电子阅巻的方法，其特征在于，系统在教师批阅过程中，自动生成辅助模板且会自适应于逐步优化，而不需要事先制作模板。
9、根据权利要求l所述的电子阅巻系统，其特征在于，所述系统中采用了悬挂式拍照的形式，在悬挂式摄像头及批阅工作台的台面(32)上的纸槽(33)中放置名片，A5,B5，A4不同规格的纸张。
全文摘要
本发明提供一种自动识别处理批阅结果的电子阅卷系统及方法，电子阅卷系统包括中央处理单元，图像采集设备，控制信号输入设备，显示输出设备，存储单元，中央处理单元连接图像采集设备、控制信号输入设备、显示输出设备，中央处理单元与存储单元双向连接。电子阅卷方法，包括电子阅卷的批阅方法和电子阅卷的可选批阅方法。
文档编号G06F19/00GK101685482SQ200910055890
公开日2010年3月31日 申请日期2009年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者张东兵, 朱晓明, 济 沈 申请人:上海心意答电子科技有限公司