一种o2o互联网作业本、系统及实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于教学辅助装置领域，特别是涉及一种020互联网作业本及其系统。
【背景技术】
[0002]作业练习是学生学习过程中的重要环节，通过教师的评判与批阅，可以发现学生对学科知识点的掌握情况，并及时采取相应措施改进学习效果。目前学生作业练习普遍采用的是学生在家中完成作业，在课堂上统一上交，然后由教师进行批改评分，手动统计计分，并手动统计某个知识点学生的掌握情况，这种模式需要浪费教师大量的时间去做统计分析工作。其次，评判后的作业练习需要占据较大的存放空间，长期积累作业本达到一定年限以后通过丢弃的方式进行处理。这种处理方式具有明显的不足，不利于进行有效的教学管理。综上，在目前的作业练习评判与批阅中，归纳起来，有以下几个方面的缺点:
[0003]1、统计计分过程费时费力，统计结果容易出错。采用人工统计方式，特别是多个科目每日的作业练习，计分过程需要耗费大量的人力，不利于提高教学管理的效率。另外，人工统计很容易出现错误。
[0004]2、难以进行有效数据存储与管理。评判后作业练习以纸质方式由学生或教师分散保存，长期大量作业不利于管理，通常会被丢弃。教学过程中，通常希望查阅以往作业，目前的处理方式很难满足这方面的需求，查找的效率也很低。
[0005]3、无法实现有效的数据统计与分析。大量的作业数据可以为改善教与学的效果提供有效的数据支持。例如，可以通过对某个学生以往答题和作业情况的分析，针对不足提供个性化的教学。学生可以很容易找到自己的不足之处，教师也可以针对学生不足，单独进行辅导。教师也可以通过对全班或某个群体的以往数据纵向(不同时间段间)与横向(不同个体间)的分析，开展有针对性的教学。但是，目前的处理方法很难满足这方面的需求。
【发明内容】
[0006]为解决以上技术问题，本发明提出了一种020互联网作业本、系统及实现方法。
[0007]本发明的技术方案为:
[0008]一种020互联网作业本，其特征在于，作业本上设置有条码区域、学生信息区域、答题区域及评分栏区域、作业题目，每个作业题目对应一个答题区域；条码区域设置有条码，条码包含作业的分类信息；作业本每一页设置上设置有条码区域；作业的分类信息包含科目或章节或知识点信息。
[0009]进一步，作业题目包括主观题和客观题；每个主观题对应一个评分区域。
[0010]进一步，作业本中设置有客观题答题专区，用于填写一个或者一个以上客观题的答案。
[0011]一种020互联网作业本系统，其特征在于，包括作业本、智能终端、图像采集装置、图像处理装置、数据库服务器；图像采集装置用于采集作业本上图像，并将采集作业本上图像保存到数据库服务器；图像处理装置对图像采集装置采集的作业本中的条码进行识别，获取作业条码信息，并对作业本中的图像信息进行定位与分割，分割出待识别的字符图像区域，然后对字符图像区域进行高精度识别，并将识别后的数据信息上传至数据库服务器进行统计；数据库服务器用于保存图像采集装置采集的图像、学生信息、图像处理装置处理的数据；智能终端用于与数据库服务器之间通信，显示学生信息、作业信息及评分结果。智能终端可以是手机或平板电脑或PC机。
[0012]进一步，图像采集装置为扫描仪或者摄像头。
[0013]进一步，当作业题目为主观题时，图像处理装置中待识别的字符图像区域为评分栏区域。
[0014]进一步，当作业题目为客观题时，图像处理装置中待识别的字符图像区域为客观题答题专区。
[0015]实现方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0016]I)采用图像采集装置采集作业图像，并将采集作业本上图像保存到数据库服务器;
[0017]2)图像处理装置对步骤I)中采集的作业图像进行二值化处理；
[0018]3)图像处理装置对作业本中的条码进行识别，获取作业条码信息；
[0019]4)图像处理装置对作业本中的图像信息进行定位；
[0020]5)对步骤4)中已经定位的图像信息进行分割，分割出待识别的字符块；
[0021]6)对步骤5)中分割出的字符进行识别，识别方法如下:首先根据字符块分割过程中得到候选分割字符，建立候选字符分割路径图，然后采用动态规划的方法计算最优分割路径，得到字符串的识别结果；最后并将识别后的数据信息上传至数据库服务器进行统计。
[0022]进一步，步骤2)中，采用基于最大类间方差方法进行图像二值化处理。
[0023]进一步，步骤6)中将字符块分为非中文字符串和中文字符串两种，分别进行识别处理；对于非中文字符串的识别，对每个候选字符分割块，首先计算8方向梯度特征，并进行LDA降维，然后在降维后的特征矢量空间中，利用MQDF(Modified QuadraticDiscriminant Funct1n)分类器进行分类，得到每个候选字符的识别可信度；将识别可信度与相邻候选字符分割块的宽高比等几何信息进行综合，并将综合后的识别可信度代入到文本块识别的最优分割路径计算中；对于中文字符串的识别，对每个候选字符分割块，首先计算8方向梯度特征，并进行LDA降维；在降维后的特征矢量空间中，利用MQDF分类器进行分类，得到每个候选字符的识别可信度，将识别可信度与二元语言模型信息，以及相邻候选字符分割块的宽高比等几何信息进行综合，并将综合后的识别可信度代入到文本行识别的最优分割路径计算中。
[0024]通过采用上述技术方案，当教师评阅好作业之后，先由图像采集装置对作业本上的图像进行采集，并由图像处理装置对图像采集装置采集的作业本中的条码进行识别，获取作业条码信息，并对作业本中的图像信息进行定位与分割，分割出待识别的字符图像区域，并对字符图像区域进行高精度识别，最后将得到的评分结果、主观题答题情况等数据信息上传至数据库服务器进行统计分析。
[0025]图像处理装置可以快速、准确自动识别与统计学生信息、评分数据，并将此数据信息上传至网络，教师及学生家长通过智能终端，可以快速查阅学生对教学知识点的掌握情况，实现作业得分情况的纵向(不同时间段间)与横向(不同个体间)的统计数据分析。同时，此系统有利于加强教学管理及教学数据的保存，为个性化的教学提供数据支持。
【附图说明】
[0026]图1是实施例1作业本的结构示意图；
[0027]图2是作业本系统的结构框图；
[0028]图3是实施例2作业本的结构示意图；
[0029]图4是实施例3作业本的结构示意图；
[0030]图5是实现方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
[0032]实施例1:
[0033]如图1所示，作业本所涉及的题目均为主观题，作业本每一页上设置有条码区域1、学生信息区域2、科目3、作业题目4、答题区域6、评分栏区域5，学生信息区域2包括学生姓名、班级及学号等；每个主观题题目对应一个评分栏区域；条码区域设置有条码，条码包含作业的分类信息，比如章、节、知识点等。
[0034]作业本系统，如图2所示，包括作业本、智能终端、图像采集装置、图像处理装置、数据库服务器；图像采集装置用于采集作业本上图像，并将采集的作业本图像保存到数据库服务器；图像采集装置可以是扫描仪或者摄像头。智能终端可以是手机或平板电脑或PC机。
[0035]在实施例1中，作业本所涉及的题目均为主观题，学生在答题区域答题后，先由教师进行批阅，然后由图像采集装置对作业本的每一页面的图像进行采集，图像处理装置对图像采集装置采集的作业本中的条码进行识别，获取作业条码信息，并对作业本中的图像信息进行定位与分割，分割出待识别的字符图像区域，并对字符图像区域进行高精度识别，其中待识别的字符图像区域为评分栏区域，最后将得到评分结果等数据信息，并将数据信息上传至数据库服务器进行统计，实现作业得分情况的纵向(不同时间段间)与横向(不同个体间)的统计数据分析。
[0036]数据库服务器用于保存图像采集装置采集的图像、学生信息、图像处理装置处理的数据；
[0037]智能终端用于与数据库服务器之间通信，显示学生信息、作业信息及评分结果。
[0038]如图5所示，本系统的实现方法如下:
[0039]I)学生在答题区域答题后，先由教师进行批阅，然后由高速扫描仪对作业本每一页面的图像进行扫描采集。
[0040]2)图像处理装置依次对扫描的图像进行二值化处理；采用基于最大类间方差方法进行图像二值化。首先利用最大类间方差方法确定分割图像前景与背景的阈值，然后计算图像的最大和最小灰度值。若最大与最小灰度值差超过预先设定的值，则利用阈值进行二值化，否则图像二值化为全背景，并标识该作业为空白作业，不再进行后续处理。
[0041]3)条码区域定位:扫描图像中的条码，通过条码进行图像方向的定位，对倾斜的图像进行旋转校正；根据条码的结构和定位标识符号进行条码区域的定位，并根据定位信息计算作业图像的旋转及倾斜方向。然后，利用评分栏区域的水平和垂直分割实线，采用基于投影轮廓分析的方法，对倾斜方向在小角度范围内进行精确定位，最后对图像进行倾斜与旋转方向的校正。
[0042]4)学生信息区域的定位；根据条码定位结果和作业结构，利用Hough变换直线检测方法检测学生姓名、班级及学号等区域，实现学生信息区