本发明涉及图像识别与模式识别技术领域，尤其涉及一种基于模板匹配的电子阅卷方法。
背景技术：
随着信息时代的到来，电子信息技术不断发展并日益深入到不同的行业领域，并逐步取代繁复的人工操作，极大地提高了事务的处理效率。目前，通过自动扫描实现电子阅卷技术已经得到普遍应用，相比于传统的人工阅卷方式，电子阅卷在大幅提高阅卷速度的同时，能够有效地避免人为失误导致的阅卷错误，提高试卷评判的准确度与公平性。
现有的电子阅卷大多采用试卷与答题卡分离的形式，应试者将试题答案填涂在一张单独的答题卡上，通过专用的读卡机读取答题卡上的信息进行评分。上述阅卷方式虽然能够提高阅卷效率，但是由于试题与答题卡分离，应试者需要在答题后按规定要求将试题答案单独填涂在答题卡上，无疑增加了应试者的操作复杂度。同时，现有的电子阅卷方式需要制作专用的答题卡，通过专用的具有特定光学字符识别系统的读卡器进行答题卡信息读取，对于答题卡的印刷精度要求高，且制作成本高昂，适合较大型的考试，无法在一些中小规模的考试中进行广泛推广使用。
由于采用答题卡实现电子阅卷的方式仅适用于对客观题的评阅，目前在大型考试中对主观题的电子阅卷大多通过网上阅卷系统实现。网上阅卷系统采用试题页与答卷页分离的形式，由阅卷老师通过计算机网络对答卷页的电子图像进行评阅，阅卷系统对阅卷老师的评分进行统计与核对。网上阅卷系统可以进行一卷多评，即同一份答卷页可以由多个阅卷老师分别进行评阅，从而降低单一阅卷产生误差的机率，同时网上阅卷系统对阅卷环境、扫描设备和试卷纸质存在较高的要求，因此目前也仅应用于较大规模及较高重要性的考试中。
现阶段我国的教育体系仍主要采取考试的形式对考生知识的掌握程度进行检验，随着各类教育考试与资格考试的不断增多，与考试频繁性相对应的，是如何实现快速、准确和小成本的实现电子阅卷，成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于模板匹配的电子阅卷方法，通过拍照或扫描得到待评阅的纸质试卷的图像后，通过校正匹配修正试卷印刷过程中产生的图像偏差，采用图像识别与内容检测技术实现快速准确地对试卷中内容区域进行定位及信息获取后，统计得到试卷评阅结果。
有鉴于此，本发明提供一种基于模板匹配的电子阅卷方法，包括：获取待评阅的试卷图像；提取待评阅试卷图像中的特征直线；根据特征直线确定待评阅试卷图像中的内容区域；识别待评阅试卷图像内容区域中的内容，确定待评阅试卷的阅卷结果。
优选地，所述提取所述待评阅试卷图像中的特征直线的步骤之前，还包括：对所述待评阅试卷图像进行边缘提取，得到所述待评阅试卷图像的边缘图像；识别所述边缘图像中的干扰像素区域，对所述待评阅试卷图像中的对应区域进行像素修正。
优选地，所述提取所述待评阅试卷图像中的特征直线的步骤，具体为：检测所述待评阅试卷图像中的特征直线，将具有相同斜率的特征直线划为同一直线集合。
优选地，所述根据所述特征直线确定所述待评阅试卷图像中的内容区域的步骤之前，还包括：获取待评阅试卷对应的模板试卷图像；检测所述模板试卷图像中的特征直线，将具有相同斜率的特征直线划为同一直线集合。
优选地，所述根据所述特征直线确定所述待评阅试卷图像中的内容区域的步骤，具体为：旋转所述待评阅试卷图像，使所述待评阅试卷图像中指定的特征直线集合中的直线与所述模板试卷图像中指定的特征直线集合中的直线的斜率相同；根据所述旋转后的待评阅试卷图像，确定待评阅试卷对应的评阅模板图像；根据所述待评阅试卷对应的评阅模板图像，确定所述待评阅试卷图像中的内容区域。
优选地，所述根据所述旋转后的待评阅试卷图像，确定待评阅试卷对应的评阅模板图像的步骤，具体为：根据所述模板试卷图像中的特征标识t，在所述待评阅的试卷图像中检测与所述特征标识t对应的特征标识s；根据所述特征标识s与所述特征标识t之间的比例关系，对所述待评阅试卷图像进行缩放；根 据所述缩放后的待评阅试卷图像，确定待评阅试卷对应的评阅模板图像。
优选地，所述根据所述旋转后的待评阅试卷图像，确定待评阅试卷对应的评阅模板图像的步骤，还包括：根据所述模板试卷图像中的内容区域，在所述缩放后的待评阅试卷图像中选取对应位置的图像子区域；确定每一个所述图像子区域的最小外接矩形区域或最小外接圆形区域，以预设比例放大所述最小外接矩形区域或最小外接圆形区域，得到所述待评阅试卷图像中的待检测内容区域；根据接收到的确认指令，确定所述待评阅试卷图像的待检测内容区域中与所述模板试卷图像的内容区域中对应的特征直线。
优选地，所述根据所述待评阅试卷对应的评阅模板图像，确定所述待评阅试卷图像中的内容区域的步骤，具体为：根据所述待评阅试卷对应的评阅模板图像中的内容区域，确定所述待评阅的试卷图像中对应位置区域的图像。
本发明基于模板匹配的电子阅卷方法，根据试卷模板图像确定试卷的内容区域，通过拍照或扫描得到待评阅试卷的图像，对试卷打印或印刷过程中产生的图像畸变进行修正后，对待评阅试卷图像中的对应区域的内容进行检测，识别并统计检测到的内容，从而获得试卷评阅结果。本发明基于模板匹配的电子阅卷方法对试卷图像中内容区域进行识别的稳定性强、准确性高、适用范围广，能够应用于多种类型的试卷，实现试卷的自动评阅和结果统计，有效地降低了人工阅卷的工作负荷，显著地提高了试卷评阅的效率与准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1示出了本发明实施例的基于模板匹配的电子阅卷方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，这仅 仅是本发明的一些实施例，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本发明实施例的基于模板匹配的电子阅卷方法的流程示意图。
本发明实施例的基于模板匹配的电子阅卷方法，包括，步骤s101，获取待评阅的试卷图像；步骤s102，提取待评阅试卷图像中的特征直线；步骤s103，根据特征直线确定待评阅试卷图像中的内容区域；步骤s104，识别待评阅试卷图像内容区域中的内容，确定待评阅试卷的阅卷结果。
在该技术方案中，首先根据预先设计完成模板试卷图像，通过打印或印刷得到用于考试的纸质试卷。然后通过拍照或扫描得到待评阅的纸质试卷的图像，根据待评阅的试卷图像中的特征直线，采用图像识别与内容检测技术实现快速准确地对试卷中内容区域进行定位及信息获取，统计得到试卷评阅结果。
在上述技术方案中，所述步骤s102之前，还包括：对所述待评阅试卷图像进行边缘提取，得到所述待评阅试卷图像的边缘图像；识别所述边缘图像中的干扰像素区域，对所述待评阅试卷图像中的对应区域进行像素修正。
在该技术方案中，由于通过扫描仪扫描纸质试卷时可能造成原始试卷图像中存在深色边框，影响后续阅卷处理的准确性，因此在对待评阅的试卷图像进行特征直线提取之前，可以对试卷图像进行边缘提取，具体地，使用边缘提取算法对试卷图像提取边缘，得到试卷图像对应的边缘图像(该边缘图像为二值图像，其中像素值为0的像素点表示非边缘部分，像素值为255的像素点表示边缘部分)。在该边缘图像中，分别选取边缘图像的四条边缘上的每一像素点作为起始像素点，沿垂直于边缘图像边缘的方向向边缘图像的中心移动，在预设的移动距离范围内搜索距离边缘图像边缘最近的一个像素值为255的目标像素点(即跟踪边缘图像边缘最近的边缘点)，记录该目标像素点的坐标。在试卷图像中检测分别与该起始像素点与目标像素点的坐标对应的像素点之间的像素点是否符合预设条件，例如，若所述像素点中90％的像素点的rgb三个通道值都小于200，则确定该试卷图像存在扫描过程中产生的深色边框，并将试卷图像中该区域的像素点的rgb值调整为(255，255，255)从而消除该深色边框。
在上述技术方案中，步骤s102，具体为：检测所述待评阅试卷图像中的特征直线，将具有相同斜率的特征直线划为同一直线集合。
在该技术方案中，在根据模板试卷图像打印或印刷得到的同批次纸质试卷 中选取任意一份试卷，通过对该份纸质试卷进行拍照或扫描，得到该份纸质试卷的图像i，通过图像识别检测待评阅的试卷图像i中的特征直线。其中，特征直线可以是待评阅试卷中划分不同内容区域的分隔线，也可以是构成待评阅试卷中的内容区域的标识线。将检测识别到的所有特征直线按照不同的直线斜率进行划分，具有相同斜率的直线划分为同一特征直线集合，得到多个不同斜率的特征直线集合。
在上述技术方案，步骤s103之前，还包括：获取所述待评阅试卷对应的模板试卷图像；检测所述模板试卷图像中的特征直线，将具有相同斜率的特征直线划为同一直线集合。
在该技术方案中，获取所述待评阅试卷对应的模板试卷图像，所述模板试卷图像即为打印或印刷该待评阅试卷的模板图像，具体地，根据待评阅试卷图像i中的特征标识，确定待评阅试卷对应的模板试卷图像，其中，特征标识可以是试卷编码、条码、二维码。通过图像识别检测模板试卷图像中的特征直线，将检测识别到的所有特征直线按照不同的直线斜率，划分成不同的特征直线集合。
在上述技术方案中，步骤s103，具体为：旋转所述待评阅试卷图像，使所述待评阅试卷图像中指定的特征直线集合中的直线与所述模板试卷图像中指定的特征直线集合中的直线的斜率相同；根据所述旋转后的待评阅试卷图像，确定待评阅试卷对应的评阅模板图像；根据所述待评阅试卷对应的评阅模板图像，确定所述待评阅试卷图像中的内容区域。
在该技术方案中，根据试卷模板图像打印或印刷纸质试卷的过程中，由于存在不同原因造成的图像畸变，导致待评阅试卷中内容区域的面积、比例、角度及内容区域间的距离等产生不规则的变化，无法根据模板试卷图像中内容区域的分布信息，直接在待评阅试卷图像中准确提取对应的内容区域。因此，通过旋转待评阅的试卷图像i，使得待评阅试卷图像i中指定的特征直线集合中的直线，与模板试卷图像中指定的特征直线集合中的直线的斜率相同，从而修正待评阅试卷图像i与模板试卷图像之间的角度偏差。进一步地，根据旋转后的待评阅试卷图像i，确定待评阅试卷对应的评阅模板图像。具体地，根据模板试卷图像中的特征标识t，在所述待评阅的试卷图像i中检测与所述特征标识t对应的特征标识s，根据特征标识s与特征标识t之间的比例关系，对所述待评阅 试卷图像i进行缩放，从而修正待评阅试卷图像i与模板试卷图像之间的缩放比例偏差。至此，通过对待评阅试卷图像i的旋转和缩放，已完成待评阅试卷图像i与模板试卷图像之间角度偏转和缩放比例的修正。为进一步提高本实施例基于模板匹配的电子阅卷技术方案的准确度，根据缩放后的待评阅试卷图像i确定待评阅试卷对应的评阅模板图像，根据该评阅模板图像，可以对与待评阅试卷图像i对应的纸质试卷同批次待评阅试卷进行模板匹配，确定待评阅试卷中的内容区域。具体地，根据模板试卷图像中的内容区域的位置信息，在缩放后的待评阅试卷图像i中选取对应位置的图像子区域。确定每一个图像子区域的最小外接矩形区域或最小外接圆形区域，以预设比例放大所述最小外接矩形区域或最小外接圆形区域，得到待评阅试卷图像i中的待检测内容区域。分别提取模板试卷图像中的内容区域以及该内容区域对应的待评阅试卷图像i中的待检测内容区域中的特征直线，根据接收到的确认指令，确定待评阅试卷图像的待检测内容区域中与所述模板试卷图像的内容区域中对应的特征直线，完成待评阅试卷图像i的中待检测内容区域与模板试卷图像中内容区域的匹配校准。例如，接收用户的点击确认指令，确定待评阅试卷图像的待检测内容区域中与所述模板试卷图像的内容区域中对应的特征直线，或者接收用户的点击确认指令，在待评阅试卷图像的待检测内容区域中重建或补全与所述模板试卷图像的内容区域中特征直线对应的直线。至此，将经过旋转、缩放及特征直线校正后的待评阅试卷图像i作为评阅模板图像，对与待评阅试卷图像i对应的纸质试卷同批次待评阅试卷进行匹配，确定待评阅试卷中的内容区域，能够快速准确地实现基于模板匹配的电子阅卷。
在上述技术方案中，根据所述待评阅试卷对应的评阅模板图像，确定所述待评阅试卷图像中的内容区域的步骤，具体为：根据所述待评阅试卷对应的评阅模板图像中的内容区域，确定所述待评阅的试卷图像中对应位置区域的图像。具体地，通过扫描或拍照获取该批次待评阅纸质试卷的每一份试卷的图像，通过与评阅模板图像进行匹配后，根据评阅模板图像中内容区域的分布信息，在待评阅的试卷图像中提取对应位置的图像区域，识别提取的图像区域中的内容确定试卷的评阅结果。
本发明实施例基于模板匹配的电子阅卷方法，根据预先设计的模板试卷图像，通过打印或印刷得到纸质试卷，选取同一批次印制的纸质试卷中的任一份 试卷，扫描或拍照得到待评阅纸质试卷的样本图像，通过与模板试卷图像进行匹配校正，修正待评阅试卷的样本图像中由于纸质试卷印制产生的图像畸变，将修正后的待评阅试卷的样本图像作为对该批次纸质试卷的评阅模板图像，通过模板匹配快速准确地完成对待评阅试卷的评阅。
再次声明，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。