拍照答题器的答题方法、拍照方法、拍照答题器及系统与流程

本发明涉及教学领域，尤其涉及一种拍照答题器的答题方法、拍照方法、拍照答题器及系统。

背景技术：

在课堂的教学过程中，答题器的功能更加趋向于多样性，答题器作为一款使用便捷的终端产品，不仅能够有效调动学生的学习积极性，又能帮助老师及时了解学生对知识点的掌握情况，扫清教学盲点，是真正意义上做到了对老师和学生之间的信息化课堂互动，但目前答题器只针对选择判断等客观题型可方便答题并批阅，但对于问答题或填空题等主观题型，只能靠人工收集纸质试卷，人工批阅试卷。为了实现对主管题型的数字化批阅，现有的技术中虽然有在答题器中加入了摄像头，实现对试卷的拍照上传，但是答题器是一种低成本、轻量化的设备，集成自动变焦等摄像头的难度较大(成本、答题器主芯片计算能力等)，通常会采用定焦摄像头。使用过程中，学生采取手持的方式进行拍照，这种情况下，而如何确保定焦摄像头的图像采集质量是难点之一。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种拍照答题器的答题方法、拍照方法、拍照答题器及系统，旨在解决上述不能确保定焦摄像头的图像采集质量的问题。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种拍照答题器的答题方法，所述拍照答题器包括客观题答题结构及用于获取主观题答题图像的拍照结构；所述方法包括：

s1：拍照答题器接收到用户触发的用于对主观题拍照的拍照请求后，根据预设的纸张尺寸生成拍照边框；

s2：根据所述拍照边框内显示的待拍照纸张的图像，识别该图像的边界，其中，所述待拍照纸张上记载有所述主观题的答题内容；

s3：根据所述边界和所述拍照边框，确定所述边界是否完全处于所述拍照边框的区域信息内；

s4：当所述边界完全位于所述拍照边框的区域信息内时，根据所述边界、所述边界内的图像以及所述拍照边框，获取图像校核值f(s,a)；

其中，所述图像校核值f(s,a)与所述边界内图像的像素点数、所述边界中相邻边的夹角关联；

s5：根据所述图像校核值f(s,a)判断是否满足拍摄条件，当满足所述拍摄条件时，显示“可拍摄”的标识。

优选地，所述s1包括：

拍照答题器接收到用户触发的用于对主观题拍照的拍照请求；

展示至少一个待选择的纸张尺寸，其具体为：展示a3纸张尺寸和/或a4纸张尺寸；

在接收到用户的选择指令后，根据选择指令对应的纸张尺寸生成拍照边框。

优选地，所述s1中，所述拍照边框包括第一边框和第二边框，所述第一边框和第二边框为两个几何中心重合、形状相同且大小不同的闭合边框；

在所述s3中，所述拍照边框的区域信息为第一边框和第二边框之间的区域。

优选地，所述s4包括：

获取拍照结构所属的加权系数k1、k2、预设的纸张尺寸内预设图像质量的像素点数s0；

获取拍照边框内所述主观题对应边界中各相邻边的夹角ai，所述边界内图像的像素点数s；

根据下述公式一，获取图像校核值f(s,a)；

公式一：

其中，i取1、2、3、4的自然数。

优选地，

拍照结构所属的加权系数k1、k2为根据拍照结构中镜头的像素和焦距确定的。

优选地，所述s5之后还包括：

s6、接收到用户触发的拍照指令，则获取所述待拍照纸张的拍照样张；

s7、将所述拍照样张图像上传服务器，或者将所述拍照样张图像按照预设比例压缩后上传服务器。

优选地，本发明还提供了一种拍照方法，包括：

p1：接收到用户触发的用于对待拍照物体拍照的拍照请求后，根据预设的拍照条件生成拍照边框；

p2、根据所述拍照边框内显示的所述待拍照纸张的图像，识别该图像的边界；

p3：根据所述边界和所述拍照边框，确定所述边界是否完全处于所述拍照边框的区域信息内；

p4：当所述边界完全位于所述拍照边框的区域信息内时，根据所述边界、所述边界内的图像以及所述拍照边框，获取图像校核值f(s,a)；

其中，所述图像校核值f(s,a)与所述边界内图像的像素点数、所述边界中相邻边界的夹角关联；

p5：根据所述图像校核值f(s,a)判断是否满足拍摄条件，当满足所述拍摄条件时，显示“可拍摄”的标识。

优选地，所述p4包括：

获取拍照设备所属的加权系数k1、k2、预设的拍照条件内预设图像质量的像素点数s0；

获取拍照边框内所述待拍照物体对应边界中各相邻边的夹角ai，所述边界内图像的像素点数s；

根据下述公式一，获取图像校核值f(s,a)；

公式一：

其中，i取1、2、3、4的自然数。

优选地，本发明还提供了一种拍照答题器，所述答题器包括客观题答题结构和用于获取主观题答题图像的拍照结构；

所述拍照结构包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的拍照答题器的答题方法中任意一项的步骤。

优选地，本发明还提供了一种系统，所述系统包括上述的拍照答题器和后台服务器；

所述拍照答题器通过无线网络与所述后台服务器进行通信。

(三)有益效果

本发明提供的一种拍照答题器的答题方法，通过预设的纸张尺寸确定拍照边框，并识别出拍照边框内待拍照纸张的图像的边界，对边界内的图像进行图片质量校核得到图像校核值f(s,a)，通过图像校核值f(s,a)判断是否满足拍摄条件，当满足后即可拍照，这样得到的照片清晰，确保了定焦摄像头采集的图像质量能够满足要求。

附图说明

图1为本发明中主观题答题方法的流程图；

图2为本发明中拍照边框和边界的一种示意图。

附图标记

10：第一边框；11：第二边框；20：边界。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

当前，答题器可由学生使用，学生在使用答题器对主观题进行答题时，采用手持答题器的方式对待拍照纸张进行拍照，但是答题器的显示屏幕尺寸较小，无法清晰显示整张纸张的图片，难以通过常规的图片预览方式来确保图片质量，尤其是小学生在使用答题器进行拍照时，更不能保证所拍摄到的图片的质量。通常，答题器为一种低成本、轻量化的设备，集成自动变焦等摄像头的难度较大(成本、答题器主芯片计算能力等)，通常会采用定焦摄像头。在这种情况下，如何快速地确保定焦摄像头的所拍摄的照片的质量是本发明所要解决的难点问题。

本发明提供了一种拍照答题器的答题方法，本实施例的答题方法可以快速、准确地获取待拍照对象的图像质量。通常情况下，主观题包括：问答题和填空题，客观题包括：选择题和判断题。为此，本申请的拍照答题器包括客观题答题结构及用于获取主观题答题图像的拍照结构。举例来说，客观题答题结构可以包括多个用于输入客观题的选项的按键。拍照结构可以为照相机等。

实施例一

如图1所示，图1示出了本发明一实施例提供的拍照答题器的答题方法，本实施例方法的执行主体可为拍照结构，具体地，本实施例的答题方法可包括下述的步骤：

s1：拍照答题器接收到用户触发的用于对主观题拍照的拍照请求后，根据预设的纸张尺寸生成拍照边框。

举例来说，上述步骤s1可具体包括：

拍照答题器接收到用户触发的用于对主观题拍照的拍照请求。

展示至少一个待选择的纸张尺寸。

在接收到用户的选择指令后，根据选择指令对应的纸张尺寸作为预设的纸张尺寸生成拍照边框。

也就是说，在具体的应用过程中，用户根据待拍照纸张的大小选择对应的纸张尺寸作为预设的纸张尺寸。

通常情况下，学生所用答题的纸张尺寸为：a3和a4大小的尺寸。

由此，上述展示至少一个待选择的纸张尺寸包括：a3纸张尺寸、a4纸张尺寸。

s2：根据拍照边框内显示的待拍照纸张的图像，识别该图像的边界20，其中，待拍照纸张上记载有对主观题的答题内容。

s3：根据边界20和拍照边框，确定边界20是否完全处于拍照边框的区域信息内。其中，拍照边框可以为一个闭合的边框，此时拍照边框的区域信息为边框内的区域；拍照边框还可以包括第一边框10和第二边框11，第一边框10和第二边框11为两个几何中心重合、形状相同且大小不同的闭合边框，此时拍照边框的区域信息为第一边框10和第二边框11之间的区域。

s4：当边界20完全位于拍照边框的区域信息内时，根据边界20、边界20内的图像以及拍照边框，获取图像校核值f(s,a)。

其中，图像校核值f(s,a)与边界20内图像的像素点数、边界20中相邻边的夹角关联；

s5：根据图像校核值f(s,a)判断是否满足拍摄条件，当满足拍摄条件时，显示“可拍摄”的标识。

本实施例提供的拍照答题器的答题方法通过对边界20内的图像实时进行图片质量校核得到图像校核值f(s,a)，当图像校核值f(s,a)小于某一个预先设定的阈值f0时，表明此时照相机的镜头与纸张之间的距离以及拍摄角度合适，即满足拍摄条件，并在答题器上显示“可拍摄”的标识。此时就能够拍摄出高质量的照片，实现了不用通过预览图片也能够保证了图片的清晰度，能够快速的完成主观题的答题。

在实际应用中，上述步骤s4可具体包括下述的子步骤：

s4-1、获取拍照结构所属的加权系数k1、k2、预设的纸张尺寸内预设图像质量的像素点数s0；

s4-2、获取拍照边框内主观题对应边界20中各相邻边的夹角ai，边界20内图像的像素点数s；

根据下述公式一，获取图像校核值f(s,a)；

公式一：

其中，i取1、2、3、4的自然数。

基于图像校核值f(s,a)是否小于预先设定的阈值f0来判断是否满足拍摄条件，当拍照边框内图像的质量满足要求时，就显示“可拍摄”的标识，实现了对拍照边框内图像质量的自动判别，无需人工预览图像质量来判断图像质量是否满足要求，使得本发明提供的拍照答题器的答题方法适用于课堂现场，能高质量、快速拍摄试卷照片，完成主观题的答案的递交。

在优选的实施方案中，拍照结构所属的加权系数k1、k2为根据拍照结构中镜头的像素和焦距确定的。

在一种可选的实现方式中，上述图1所示的方法在步骤s5之后还可包括下述的图中未示出的步骤s6和步骤s7：

s6：接收到用户触发的拍照指令，则获取待拍照纸张的拍照样张；

s7：将拍照样张图像上传服务器，或者将拍照样张图像按照预设比例压缩后上传服务器。

通过将采用拍照上传至后台服务器的方式完成主观题的答题内容的上传，一个教室的学生都可以通过这样的拍照答题器，快速答题并同步提交试卷，老师也方便批改试卷，这样大大提高了学校的工作效率。

实施例二

如图1和图2所示，在实施例1中的步骤s1中，拍照边框包括第一边框10和第二边框11，第一边框10和第二边框11为两个几何中心重合、形状相同且大小不同的闭合边框。且在步骤s3中，拍照边框的区域信息为第一边框10和第二边框11之间的区域。

在本实施例中，设置第一边框10和第二边框11，当待拍照纸张的图像的边界20位于第一边框10和第二边框11的之间时，就进行图片质量校核得到图像校核值f(s,a)。用户通过调整答题器将使得图像的边界20位于拍照边框的区域信息内，使得答题器拍摄到的图像质量能够得到保证，用于只需要微调边界20在拍照边框的区域信息内的位置即可，使得用户能够更加快速的获得高质量图片，在保证图片质量的前提下，极大地提高了拍照效率。

实施例三

另一方面，本发明还提供了一种拍照方法，包括：

p1：接收到用户触发的用于对待拍照纸张拍照的拍照请求后，根据预设的拍照条件生成拍照边框。其中，预设的拍照条件是指预设的纸张尺寸，且预设的纸张尺寸与待拍照纸张的大小对应。

p2：根据拍照边框内显示的待拍照纸张的图像，识别该图像的边界20。

p3：根据边界20和拍照边框，确定边界20是否完全处于拍照边框的区域信息内。

p4：当边界20完全位于拍照边框的区域信息内时，根据边界20、边界20内的图像以及拍照边框，获取图像校核值f(s,a)。

其中，图像校核值f(s,a)与边界20内图像的像素点数、边界20中相邻边界20的夹角关联。

p5：根据图像校核值f(s,a)判断是否满足拍摄条件，当满足拍摄条件时，显示“可拍摄”的标识。

其中，p4包括：

获取拍照设备所属的加权系数k1、k2、预设的拍照条件内预设图像质量的像素点数s0；

获取拍照边框内待拍照物体对应边界20中各相邻边的夹角ai，边界20内图像的像素点数s；

根据下述公式一，获取图像校核值f(s,a)；

公式一：

其中，i取1、2、3、4的自然数。

本发明提供的拍照方法，能够在拍照设备应用于轻量化的设备上时，自身通过图像校核值f(s,a)来判断是否满足拍摄条件，当满足拍摄条件时，显示“可拍照”的标识。这一方法降低了对使用者自身的拍照水平的要求，使得适用范围更广。

实施例四

本发明还提供了一种拍照答题器，答题器包括客观题答题结构和用于获取主观题答题图像的拍照结构。举例来说，该拍照结构可为带有显示屏的拍照结构，例如，可以是简易的照相机和显示屏等，显示屏上能够显示照相机的镜头所采集到的图像。

客观题答题结构可以包括多个用于输入客观题答案选项的按键。在实际应用中，客观题答题结构和拍照结构中均设置有用于向后台服务器发送信息的收发模块。通常情况下，收发模块可基于2.4ghzwifi或5.8ghz的频段向后台服务器发送信息。

具体地，拍照结构还包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上图1所示的答题方法中的任一步骤。

实施例五

本发明还提供了一种系统，系统包括多个上述的拍照答题器和后台服务器；

拍照答题器通过无线网络与后台服务器进行通信。具体地，拍照答题器通过上述的收发模块与后台服务器进行通信。

当拍照边框为一个闭合的边框时，下面通过实施例六对使用者使用拍照答题器对主观题进行答题的场景进行描述。

实施例六：

使用者在拍照答题器中设定的预设的纸张尺寸(a4、a3、16开等)，答题器依据设定的预设的纸张尺寸计算生成拍照边框。

拍摄者将拍照答题器上的相机放在试卷上方，此时，拍照答题器的显示屏上显示拍照边框及所获取的试卷图像。

拍摄者上下移动拍照答题器，并调整角度，将试卷套在拍照边框范围内(尽可能接近拍照边框)。

拍照答题器应用图像识别算法自动识别试卷的边界20，并判断试卷是否完全在拍照边框内。

当试卷完全在拍照边框内时，拍照答题器依据边界20以及拍照边框对边界20内的图像，实时进行图片质量校核得到图像校核值f(s,a)，校验是否满足拍摄条件，当满足拍摄条件时(距离误差在焦距容差范围内，可以确保图像质量)，显示“可拍摄”标志。

拍摄者按下拍照键完成一键拍照得到拍照样张，拍照答题器对拍照样张进行压缩后上传至后台服务器。

当拍照边框包括第一边框10和第二边框11时，下面从使用者的角度，对拍照答题器对主观题进行答题的场景进行描述：

实施例七：

在本实施例中拍照答题器上所选照相机的镜头的焦距为150mm，清晰成像焦距范围为120mm—180mm，500万像素(2560*1920)。标准焦距位置正面拍摄时，a4纸张的成像范围为2000*1400(像素)。

下面，以a4纸张试卷为例，说明具体的拍照实现过程：

1、使用者在答题器中选择设定试卷纸张尺寸为a4；答题器依据设定的纸张尺寸计算生成拍照边框。

拍照边框中第一边框10为大小为220*160(像素)的矩形框，第二边框11为180*120(像素)的矩形框。

2、使用者将答题器放在试卷上方，此时答题器显示拍照边框及所采集的试卷图像并识别出试卷图像的边界20。

3、使用者上下移动答题器，并调整角度，使得试卷图像的边界20处于拍照边框的区域信息内后，微调答题器的位置。

4、依据试卷图像的边界20以及拍照边框对边界20内的图像实时进行图片质量校核得到图像校核值f(s,a)。

此时，s0＝2800000；加权系数k1，k2，依据照相机的技术参数进行推导计算得到：k1＝0.09。k2＝1.3。

阈值f0为可清晰成像的焦距容差范围，设定为20mm。

当f(s,a)小于f0时，表明试卷位置以及拍摄角度合适，此时可以拍照，并在拍照答题器上的显示屏上显示“可拍摄”标志。

5、使用者按下拍照键，完成一键拍照得到拍照样张(答题器也可以自动拍照，拍照完成后，显示拍照完成标志)。答题器对拍照样张进行压缩后上传至后台服务器。

在实施例七中，使用者可以很清楚的知道什么时候能够拍摄，且能够保证在满足拍摄条件后拍摄到的试卷的照片是清晰的。实现了在答题器这一轻量化的设备上能够快速的拍摄得到清晰的照片。且使用者只需将试卷图像的边界20位于拍照边框的区域信息内后，就基本能够保证答题器所采集到的试卷图像的图像质量，继续微调答题器的位置，即可快速的得到高质量的试卷图像，与实施例六相比，实施例七中拍照效率得到了极大地提高。

由于答题器在自身的结构和成本的限制下，答题器自身只适合集成定焦摄像头。而采用定焦摄像头在对试卷进行拍照要得到清晰的照片，这对使用者的拍照技术有一定的要求。本发明提供的一种拍照答题器的答题方法中通过对图像进行图片质量校核，答题器自身通过图像校核值f(s,a)来判断是否满足拍摄条件，当满足拍摄条件时，显示“可拍照”的标识。这一方法降低了对使用者自身的拍照水平的要求，使得适用范围更广，同时利用答题器自身来判断是否满足拍摄条件，避免了拍照后人工预览这一步骤，所以依据本发明提供的一种拍照答题器的答题方法能够快速的拍摄得到清晰的照片。

下面在实施例七的基础上，用实施例七对加权系数k1，k2的求取进行描述。

实施例八：

加权系数k1，表征试卷成像面积和拍摄距离之间的关系。

依据光学投影原理，试卷图像的边长和拍摄距离成反比关系，距离越远，边长越小。实际拍摄中，摄像距离在焦距(150mm)位置上下浮动，当变动范围不大时候，试卷边长的变化同距离的变化可以近似为正比关系。

试卷为矩形，可以用等效边长(面积的平方根)代替边长进行计算。

焦距位置，面积为2,800,000(像素)，等效边长为1673(像素)，此时，对应的拍摄距离为150mm。

此时，

k1＝150/1673＝0.09

加权系数k2，表征拍摄倾斜角度与成像距离偏差之间的关系。

依据光学投影原理，当拍摄倾斜角度不大时(小于10度)，拍摄倾斜角度同试卷边界20成像角度误差(同直角之间的误差)近似相等。

同样，当拍摄倾斜角度不大时(小于10度)，倾斜拍摄导致的距离偏差近似等于角度误差(弧度)和拍摄距离的乘积。

此时，

k2＝(π/360)×150＝1.3。

同时，由于计算过程有近似假设，导致所计算得出的k1和k2不是绝对准确的，在实际工程应用中，可以依据实际测试数据进行调整。

通过上述实施例，通过计算加权系数k1和k2使得本发明提供的拍照答题器的答题方法中的根据图像校核值f(s,a)判断是否满足拍摄条件更加符合现实的使用情况，判断结果更加准确。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。