本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，且特別涉及一種答題卡圖像降噪處理方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著信息技術(shù)的不斷升級(jí)發(fā)展，移動(dòng)終端設(shè)備的使用已經(jīng)越來越普及，更方便快捷、高效地工作、學(xué)習(xí)方式已越發(fā)受到人們的青睞。在傳統(tǒng)的教育領(lǐng)域，已逐漸開展新一代的教育信息化升級(jí)探索。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的基礎(chǔ)教育階段，學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的主要考察形式仍然是各種類型的考試，大至高考、中考，小至基層教師日常家庭作業(yè)、單元考試，以及各類期中期末考試、會(huì)考、聯(lián)考、模考等。在此狀況下，教師背負(fù)著很大的批改作業(yè)和試卷的工作量壓力。
因而各類標(biāo)準(zhǔn)化輔助考試方法已逐漸在各類大型考試中使用，如光標(biāo)閱讀機(jī)(Optical Mark Reader，OMR)進(jìn)行答題卡自動(dòng)閱卷處理的方式。光標(biāo)閱讀機(jī)用光學(xué)掃描的方法來識(shí)別按一定格式印刷或書寫的標(biāo)記，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能接受的電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閱卷。光標(biāo)閱讀機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于高配合、符合要求的答題卡，其閱讀準(zhǔn)確(即對(duì)涂點(diǎn)的識(shí)別有極高的精確度，誤碼率小于千萬分之一)、閱讀速度快，每秒鐘可以處理一千多個(gè)信息點(diǎn)(處理速度以A4幅面計(jì)，每小時(shí)五千張)。這種處理方式很大程度上減輕了教師批改試卷的工作量壓力，但其也存在很多缺點(diǎn)，例如整套硬件設(shè)備價(jià)格昂貴、答題卡質(zhì)量要求苛刻等，所以，迄今為止，除在大型重要選拔類考試(高考、中考)中能夠被使用外，其它更多的常規(guī)考試閱卷工作無法使用該系統(tǒng)。
因此，隨之出現(xiàn)的網(wǎng)上閱卷系統(tǒng)，特別針對(duì)客觀題，通過電子掃描、圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)分，大大提高了閱卷效率。目前采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和掃描技術(shù)的網(wǎng)上評(píng)卷作為一種新的評(píng)卷方式，得到了廣泛地應(yīng)用。其方法是，先將考生答題卡通過高速掃描儀，以圖像方式原原本本掃描到系統(tǒng)中，形成電子版答卷，該過程中對(duì)考生的原始圖像不作任何識(shí)別性修改，使掃描到系統(tǒng)中的電子版答卷與考生實(shí)際答卷完全一致，并通過計(jì)算機(jī)各類存儲(chǔ)設(shè)備加以存儲(chǔ)和管理。
圖像識(shí)別軟件首先識(shí)別答題卡周邊已經(jīng)印好的定位標(biāo)記塊(這些標(biāo)記塊的尺寸標(biāo)準(zhǔn)、黑度標(biāo)準(zhǔn)，容易識(shí)別)，據(jù)此建立圖像的坐標(biāo)系。圖像識(shí)別軟件根據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的各個(gè)選項(xiàng)的印刷位置(相對(duì)于標(biāo)記塊的位置)，定位各道題的各個(gè)選項(xiàng)在圖像上的位置(坐標(biāo))。以這些位置為中心，選取一定區(qū)域的像素(通常比允許答題者涂的范圍小一些)，計(jì)算每個(gè)區(qū)域內(nèi)所有像素的灰度值的總和，與某個(gè)門限值進(jìn)行比對(duì)，高于它就認(rèn)為答題者涂上了(選擇了這個(gè)選項(xiàng))。圖像識(shí)別軟件把識(shí)別出的選項(xiàng)集與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比對(duì)，確定答題者涂中的每道題的答案是否正確。
在圖像識(shí)別中，由于圖像需要做預(yù)處理，將圖像的噪聲進(jìn)行減少，使得后續(xù)的識(shí)別過程得以簡(jiǎn)化和可行，且提高識(shí)別的準(zhǔn)確度，因此前期的降噪顯得較為重要。
由于使用的答題卡是普通紙張，打印后分發(fā)給學(xué)生進(jìn)行作答，因此會(huì)出現(xiàn)筆墨污染和摩擦。
轉(zhuǎn)換到圖像處理領(lǐng)域，這些摩擦和污染大致可劃分為：
1，圖像模糊
2，圖像噪聲
3，圖像破壞
對(duì)于當(dāng)前的使用場(chǎng)景噪聲來說，由于絕大部分噪聲不是狄拉克沖擊，僅此噪聲點(diǎn)之間存在一定的關(guān)聯(lián)和關(guān)系。通過考察可以發(fā)現(xiàn)，在正常的墨跡污染中，噪聲是成團(tuán)出現(xiàn)，且孤點(diǎn)或孤島并不是非常多；同時(shí)此類噪聲存在一定的一般特征，即滿足中心點(diǎn)區(qū)域墨跡最濃并向四周擴(kuò)散而變淡。
由于答題卡在印制的過程中，印制自身的墨跡是相對(duì)較濃，學(xué)生填涂的墨跡相對(duì)印刷體會(huì)淡一些但比噪聲會(huì)更濃。轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像按照灰階排序的一般情況為：
印刷體<學(xué)生填涂<噪聲
由此可見，只需要找出一個(gè)給定的中間閾值，將圖像進(jìn)行增強(qiáng)即可減少很大一部分的噪聲，在增強(qiáng)的過程中同時(shí)也要考慮將印刷體和學(xué)生填涂部分連同增強(qiáng)以便后續(xù)識(shí)別。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出一種答題卡圖像降噪處理方法，能有效降低答題卡圖像的噪聲，提高答題卡圖像識(shí)別的正確率。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種答題卡圖像降噪處理方法，包括下列步驟：
步驟a，獲取答題卡圖像灰度直方圖；
步驟b，設(shè)定灰度拉伸中間值，將灰度值小于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值降低第一設(shè)定值，同時(shí)將灰度值大于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值增加第一設(shè)定值；
步驟c，判斷處理后的圖像灰度直方圖中設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)是否有像素出現(xiàn)；
步驟d，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)沒有像素出現(xiàn)時(shí)，判斷步驟b的處理次數(shù)是否達(dá)到第二設(shè)定值的次數(shù)，若已經(jīng)達(dá)到第二設(shè)定值的次數(shù)時(shí)停止對(duì)所述圖像灰度進(jìn)行處理；
步驟e，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)沒有像素出現(xiàn)，并且步驟b的處理次數(shù)尚未達(dá)到第二設(shè)定值時(shí)，返回步驟b對(duì)所述圖像灰度進(jìn)行進(jìn)一步處理；
步驟f，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)有像素出現(xiàn)時(shí)，停止對(duì)所述圖像灰度進(jìn)行處理。
進(jìn)一步的，所述灰度拉伸中間值為128。
進(jìn)一步的，所述第一設(shè)定值為5～20。
進(jìn)一步的，所述第一設(shè)定值為10。
進(jìn)一步的，所述第二設(shè)定值為5～10。
進(jìn)一步的，所述第二設(shè)定值為7。
進(jìn)一步的，所述步驟d中的設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間為0～4。
本發(fā)明提出的答題卡圖像降噪處理方法，通過設(shè)定灰度拉伸中間值作為灰度拉伸處理的閥值，將灰度值小于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值降低第一設(shè)定值，同時(shí)將灰度值大于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值增加第一設(shè)定值，直至設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間出現(xiàn)像素或者達(dá)到處理次數(shù)設(shè)定值后停止處理，從而增強(qiáng)答題卡圖像的印刷體和學(xué)生填涂部分，同時(shí)降低污染部分的噪聲，達(dá)到提高答題卡圖像識(shí)別正確率的效果。
附圖說明
圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的答題卡圖像降噪處理方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
請(qǐng)參考圖1，圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的答題卡圖像降噪處理方法流程圖。本發(fā)明提出一種答題卡圖像降噪處理方法，包括下列步驟：
步驟a，獲取答題卡圖像灰度直方圖；
步驟b，設(shè)定灰度拉伸中間值，將灰度值小于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值降低第一設(shè)定值，同時(shí)將灰度值大于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值增加第一設(shè)定值；
步驟c，判斷處理后的圖像灰度直方圖中設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)是否有像素出現(xiàn)；
步驟d，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)沒有像素出現(xiàn)時(shí)，判斷步驟b的處理次數(shù)是否達(dá)到第二設(shè)定值的次數(shù)，若已經(jīng)達(dá)到第二設(shè)定值的次數(shù)時(shí)停止對(duì)所述圖像灰度進(jìn)行處理；
步驟e，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)沒有像素出現(xiàn)，并且步驟b的處理次數(shù)尚未達(dá)到第二設(shè)定值時(shí)，返回步驟b對(duì)所述圖像灰度進(jìn)行進(jìn)一步處理；
步驟f，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)有像素出現(xiàn)時(shí)，停止對(duì)所述圖像灰度進(jìn)行處理。
圖像是由像素構(gòu)成，反映像素分布的直方圖往往可以作為圖像一個(gè)很重要的特征。在實(shí)際工程中，圖像直方圖在特征提取、圖像匹配等方面都有很好的應(yīng)用。圖像灰度直方圖是反映一個(gè)圖像像素灰度分布的統(tǒng)計(jì)表，其橫坐標(biāo)代表了圖像像素的灰度值，縱坐標(biāo)代表了數(shù)值在0-255之間的每一灰度值在圖像中的像素總數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，所述灰度拉伸中間值為128，本發(fā)明將灰度值128設(shè)定為灰度拉伸中間值的閥值，其拉伸處理為將灰度值小于128的全部像素的灰度值降低第一設(shè)定值，同時(shí)將灰度值大于128的全部像素的灰度值增加第一設(shè)定值，經(jīng)過一次處理后的效果表現(xiàn)為增強(qiáng)答題卡印刷體和學(xué)生填涂部分等灰度值較低區(qū)域的灰度值，使其顏色表現(xiàn)的更加明顯，同時(shí)降低污染部分的灰色，使其表現(xiàn)的更加不明顯，從而達(dá)到降噪的效果。
所述第一設(shè)定值的范圍設(shè)定為5～20，較佳的，所述第一設(shè)定值設(shè)定為10，即在本發(fā)明較佳實(shí)施例中的拉伸處理為將灰度值小于128的全部像素的灰度值降低10點(diǎn)，同時(shí)將灰度值大于128的全部像素的灰度值增加10點(diǎn)。
所述第二設(shè)定值為5～10，較佳的，所述第二設(shè)定值為7，即在本發(fā)明較佳實(shí)施例的拉伸處理最多進(jìn)行7次，當(dāng)設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)還沒有像素出現(xiàn)，并且拉伸處理的次數(shù)還未達(dá)到7次時(shí)，繼續(xù)對(duì)答題卡圖像的灰度直方圖進(jìn)行拉伸處理。當(dāng)拉伸處理的次數(shù)達(dá)到7次之后，就算設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間內(nèi)還是沒有像素出現(xiàn)，也會(huì)停止對(duì)答題卡圖像灰度直方圖繼續(xù)進(jìn)行拉伸處理。
所述步驟d中的設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間為0～4，灰度區(qū)間0～4表示為答題卡印刷體接近原始印刷的黑體效果，說明答題卡圖像灰度直方圖的拉伸處理達(dá)到最佳增強(qiáng)效果，同時(shí)也說明答題卡污染降噪處理完成，使得印刷體及學(xué)生填涂部分和污染部分能夠明顯區(qū)分開來，從而提高答題卡圖像的識(shí)別正確率。
綜上所述，本發(fā)明提出的答題卡圖像降噪處理方法，通過設(shè)定灰度拉伸中間值作為灰度拉伸處理的閥值，將灰度值小于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值降低第一設(shè)定值，同時(shí)將灰度值大于所述灰度拉伸中間值的全部像素的灰度值增加第一設(shè)定值，直至設(shè)定目標(biāo)灰度區(qū)間出現(xiàn)像素或者達(dá)到處理次數(shù)設(shè)定值后停止處理，從而增強(qiáng)答題卡圖像的印刷體和學(xué)生填涂部分，同時(shí)降低污染部分的噪聲，達(dá)到提高答題卡圖像識(shí)別正確率的效果。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。