luận văn công nghệ thông tin thiết kế hệ thống nhập điểm tự động - svth trần viết khôi

Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 1 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cám ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ, Tp HCM đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài này. Em xin chân thành cám ơn thầy Huỳnh Văn Đức đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Khoa đã tận tình giảng dạy, trang bò cho chúng em những kiến thức cần thiết trong suốt quá trình học tập tại trường, và cũng xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến Cha, Mẹ, các anh chò và bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ, động viên em trong những lúc khó khăn cũng như trong suốt những năm học vừa qua. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn với tất cả những nỗ lực của bản thân, nhưng luận văn chắc không tránh khỏi những thiếu sót nhất đònh, kính mong sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô. Sinh viên thực hiện Trần Viết Khôi Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 2 LỜI TỰA Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ thông tin đã và đang đưa con người chúng ta dần tiến đến một kỷ nguyên mới kỷ nguyên của tin học hoá trong đời sống. Tin học đã len lõi vào mọi ngóc ngách của cuộc sống đưa con người đến với một cuộc sống chất lượng hơn. Tin học còn giúp con người làm việc một cách hiệu quả hơn, năng suất cao hơn ,… và tiết kiệm được nhiều thời gian để tập trung vào những công việc khác hoặc các hoạt động khác (như vui chơi, giải trí). Mục tiêu của nhà nước ta là tin học hoá các công việc văn phòng. Để làm được điều đó các nhà khoa học đã cố gắng tạo ra những chương trình để phục vụ cho công việc trên. Một trong những công việc văn phòng ở trường học là việc nhập điểm thi của học sinh, sinh viên vào máy. Do trường học ngày càng được mở rộng, ngày càng có nhiều người tham gia học dẫn đến công việc nhập điểm vào sổ sách ngày càng nhiều. Do đó công việc nhập điểm vào máy đòi hỏi ở người nhập phải có một sự cần mẩn và sự tập trung cao độ trong việc nhập điểm vì nếu người nhập nhập điểm sai thì sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả học tập của người học. Để cho công việc nhập điểm trên hiệu quả hơn và ít tốn thời gian hơn thì đòi hỏi phải có một cách nhập điểm tự động hơn. Ngày nay với sức mạnh của ngành công nghệ thông tin và dưới sự hỗ trợ của các thiết bò phần cứng (như máy Scan, máy in …) thì sự thay thế công việc nhập điểm bằng tay không còn khó nữa mà thay vào đó là việc nhập điểm hoàn toàn do máy tính đảm trách muốn vậy ta phải có một chương trình “Nhập điểm tự động”. Để tiếp cận và góp phần đẩy mạnh sự phát triển của ngành giáo dục ở Việt Nam , chúng em xin trình bày “Hệ thống nhập điểm tự động”. Trong khuôn khổ thời gian cho phép để làm một đề tài tốt nghiệp có thể chúng em chưa hoàn tất đầy đủ chức năng , tính linh hoạt và phổ biến của hệ thống . Sau này nếu điều kiện cho phép , đề tài này có thể phát triển rộng hơn về quy mô hoạt động sao cho hoàn chỉnh và phù hợp với thực tế. Chúng em luôn luôn ghi nhớ công ơn các thầy cô đã dạy dỗ để chúng em có được như ngày hôm nay . Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Văn Đức đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Sinh viên Trần Viết Khôi Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 3 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 4 Mục lục Chương 1: Yêu cầu của đề tài 1. Đặt vấn đề : 8 2. Giới hạn vấn đề và phát biểu bài toán : 8 2.1. Giới hạn vấn đề : 8 2.2. Phát biểu bài toán : 8 3. Phân tích dữ liệu đầu vào và ra: 8 3.1. Mô tả bảng điểm: 9 3.1.1. Phần tựa: 9 3.1.2. Phần thân: 9 3.1.3. Phần cuối: 9 3.2. Mô tả ảnh điểm : 11 3.3. Các dữ liệu đầu ra : 12 4. Những vấn đề cần được giải quyết : 12 5. Yêu cầu của đề tài : 12 5.1. Về mặt ứng dụng 12 5.2. Về mặt kỹ thuật 12 5.3. Một số yêu cầu khác : 12 Chương 2: Phân tích vấn đề và đưa ra giải thuật 1. Các vấn đề về đọc file Bitmap : 14 1.1. Nếu ra một số đònh dạng ảnh khi Scan : 14 1.2. Cấu trúc của window bitmap : 15 1.2.1. Cấu trúc Header : 16 1.2.2. Cấu trúc Info Header : 16 1.2.3. Cấu trúc bảng màu : 17 1.3. Phân tích một số khó khăn khi đọc ảnh bitmap : 17 1.4. Đưa ra cách đọc ảnh khả thi : 18 1.5. Xây dựng giải thuật : 18 1.5.1. Mô tả giải thuật : 18 1.5.2. Lưu đồ giải thuật : 20 1.6. Đoạn chương trình minh hoạ : 21 2. Xử lý màu trong bảng điểm : 23 2.1. Chế độ màu khi Scan : 23 2.2. Lý do phải lọc màu trong bảng điểm : 24 2.3. Đưa ra những khoảng màu được sử dụng để lấy điểm đen : 24 2.4. Xây dựng giải thuật : 24 2.4.1. Mô tả giải thuật : 24 2.4.2. Lưu đồ giải thuật : 25 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 5 2.5. Đoạn chương trình minh hoạ : 25 3. Quá trình xử lý ảnh bò biến đổi : 25 3.1. Tại sao phải xử lý ảnh bò biến đổi : 26 3.2. Các loại biến đổi thường gặp trong file điểm : 26 3.2.1. Phép tònh tiến : 26 3.2.2. Phép quay : 26 3.2.3. Phép biến dạng : 27 3.3. Tại sao chỉ xử lý biến đổi quay : 28 3.4. Các giải pháp để xử lý một ảnh quay : 28 3.5. Xây dựng giải thuật : 29 3.5.1. Tính góc quay : 29 3.5.1.1. Giải thuật tính góc quay : 29 3.5.1.2. Lưu đồ giải thuật : 29 3.5.2. Tính ma trận quay : 30 3.5.2.1. Giải thuật tính ma trận quay : 30 3.5.2.2. Lưu đồ giải thuật : 30 3.5.3. Chuyển đổi toạ độ của một điểm theo ma trân quay : 31 3.5.3.1. Giải thuật chuyển toạ độ : 31 3.6. Đoạn chương trình minh hoạ : 31 3.6.1. Tính góc quay : 31 3.6.2. Tính ma trận quay : 31 3.6.3. Chuyển toạ độ theo ma trận quay : 32 4. Xác đònh mốc : 32 4.1. Tại sao phải sử dụng mốc : 33 4.2. Xác đònh các khoảng ảnh có thể xác đònh được mốc : 33 4.3. Giải pháp để xác đònh tâm của một mốc : 34 4.4. Xây dựng giải thuật : 35 4.4.1. Xác đònh mốc có trong một khoảng điểm : 35 4.4.1.1. Giải thuật : 35 4.4.1.2. Lưu đồ : 36 4.4.2. Xác đònh một pixel đen có thuộc một mốc : 37 4.4.2.1. Giải thuật : 37 4.5. Đoạn chương trình minh hoạ: 39 4.5.1. Chương trình xác đònh mốc trong một khoảng điểm : 39 4.5.2. Chương trình xác đònh một pixel có thuộc một mốc : 39 5. Xác đònh điểm tô đen : 40 5.1. Tại sao phải xác đònh điểm tô đen : 40 5.2. Xác đònh các khoảng ảnh có thể tìm được điểm tô : 41 5.3. Giải pháp để xác đònh tâm của điểm tô : 42 5.4. Xây dựng giải thuật : 43 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 6 5.4.1. Xác đònh điểm tô trong một khoảng điểm : 43 5.4.1.1. Giải thuật : 43 5.4.1.2. Lưu đồ : 44 5.4.2. Xác đònh một pixel đen có thuộc điểm tô : 46 5.4.2.1. Giải thuật : 46 5.5. Đoạn chương trình minh hoạ : 49 5.5.1. Chương trình xác đònh điểm tô trong một khoảng điểm: 49 5.5.2. Chương trình xác đònh một pixel đen có thuộc điểm tô : 49 6. Xác đònh điểm : 52 6.1. Tầm quan trọng của việc xác đònh điểm : 52 6.2. Xác đònh các toạ độ có điểm : 52 6.3. Giải pháp để tính điểm : 53 6.4. Xây dựng giải thuật : 54 6.4.1. Giải thuật tính điểm : 54 6.4.2. Lưu đồ tính điểm và vò trí : 56 6.5. Đoạn chương trình minh hoạ cách tính điểm và vò trí : 57 7. Các file mà chương trình xuất ra : 58 7.1. Tầm quan trọng của file này : 58 7.2. Cấu tạo của file điểm : 58 7.3. Cấu tạo của file lỗi : 58 7.3.1. Cấu tạo : 58 7.3.2. Danh sách các lỗi có thể xảy ra : 59 Chương 3: Thiết kế chương trình 1. Quá trình nhập điểm tự động : 60 2. Danh sách các sự kiện của quá trình xử lý điểm : 60 3. Sơ đồ dòng dữ liệu (DFD) về quá trình xử lý nhập điểm tự động: 60 Chương 4: Đánh giá sai số 1. Lý thuyết xác suất thống kê bài toán ước lượng tỷ lệ: 66 2. p dụng để tính toán cho bài toán : 67 Chương 5: Kết luận Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 7 CHƯƠNG 1: YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1. Đặt vấn đề : Từ trước đến nay trên thực tế ở Việt Nam chưa có một chương trình nào phục vụ cho việc nhập điểm tự động. Đề tài này em rất thích vì nó gắn liền thực tế và nó là một nhu cầu cần thiết của ngành giáo dục. Nếu chương trình Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 8 hoạt động tốt nó sẽ giúp ích rất nhiều trong việc nhập điểm, và thông kê điểm một cách nhanh chóng trong các cuộc thi có số lượng thí sinh tham gia đông như các cuộc thi đại học … 2. Giới hạn vấn đề và phát biểu bài toán : 2.1. Giới hạn vấn đề : Vấn đề nhập điểm tự động là một vấn đề rất khó đòi hỏi ta phải có một khoảng thời gian tương đối dài để giải quyết vấn đề như nhận ra các chữ viết tay của các thầy (các điểm số), mã số của các thí sinh, các môn học, kì thi … vấn đề trên đối với chúng em thì rất khó có thể giải quyết được trong khoảng thời gian là 15 tuần. Do đó chúng em đưa ra một cách giải quyết khác là thay vì nhận dạng chữ viết tay để tìm điểm thì chúng em sẽ nhận dạng những điểm tô đen trên bảng điểm theo mẫu của trường ĐHDL Kỹ thuật công nghệ. Bảng điểm này có các đặc tính rất thuận tiện cho việc nhận diện điểm là có cột điểm được tô đen do đó khi ta nhận diện được toạ độ của điểm tô thì ta sẽ xác đònh được điểm và số thứ tự của điểm đó trong bảng điểm. Như vậy vấn đề nhập điểm hoàn toàn tự động đã được chuyển về hướng là khi nhập điểm thì người sử dụng phải gõ vào số phách, môn, lớp và có thể là số lần thi. Do đó vấn đề ở đây là làm sao nhận dạng được tâm của các điểm tô và cho ra điểm đưa vào CSDL. 2.2. Phát biểu bài toán : Giáo viên khi chấm điểm xong sẽ đưa bảng điểm lên phòng đào tạo. Người nhập điểm sẽ lấy bảng điểm đưa vào máy Scan, máy Scan cho ra một file ảnh Bitmap, file ảnh này sẽ được đưa vào “Hệ thống nhập điểm tự động” cùng với số tờ, môn học, khoá học. Chương trình sẽ xử lý chỉnh sữa sao đó cho ra một file văn bản, file này sẽ được một chương trình cấp giao diện đọc và xử lý để lấy được điểm và mã số sinh viên tương ứng với bảng điểm thật và sau đó lưu vào CSDL. “Hệ thống nhập điểm tự động” là hệ thống cho phép người nhập điểm có thể nhập một bảng điểm tự động vào hệ thống quản lý điểm. 3. Phân tích dữ liệu đầu vào và ra: Dữ liệu đầu vào của chương trình là một bảng điểm theo một mẫu quy đònh khi cho vào máy Scan sẽ cho ra một file ảnh, file ảnh này được chương trình đọc và xử lý sau đó chương trình cho ra hai file một file chứa điểm và vò trí đã xử lý và một file chứa các lỗi nếu có xảy ra. Sau đó một chương trình xử lý về CSDL sẽ đọc hai file text đó vào xử lý và cho ra điểm, mã số của sinh viên và mã môn cho vào CSDL. Dưới đây là sự mô tả các dữ liệu trên. 3.1. Mô tả bảng điểm: Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 9 Phiếu điểm màu chủ đạo là màu đỏ, các thông tin quan trọng có màu đen hoặc xanh dương, gồm có 3 phần chính : phần tựa, phần thân, phần cuối. 3.1.1. Phần tựa: Có phần thông tin cho biết bảng điểm này thuộc về trường nào, lớp nào, khoa nào, thi môn gì, phòng nào, lúc mấy giờ…Ở phần này có một điểm quan trọng để phục vụ cho công việc vào điểm tự động là nó có một mốc. Mốc là một chấm tròn đen lớn bên góc trái gọi là mốc 1, đường kính đo được là 4cm nằm cách mép giấy bên trái là 5cm. Kế bên là dòng chữ nói về trường, khoa và lớp…. Góc bên phải là khung nhỏ chỉ dẫn cách chấm điểm đối với bảng điểm này. Từ tâm của chấm tròn đen đến phần thân là 32cm. 3.1.2. Phần thân: Là một bảng gồm có 8 dòng và 32 cột. Dòng đầu tiên là dòng tiêu đề và 30 dòng còn lại là thông tin về học sinh hoặc sinh viên và phần điểm thi. Cột đầu tiên là cột thông tin về số thứ tự, cột thứ hai là cột thông tin về mã số của học sinh hoặc sinh viên, cột thứ ba là phần thông tin về họ và tên của học sinh hoăc sinh viên, cột thứ tư là thông tin về ngày tháng năm sinh của học sinh hoặc sinh viên, cột thứ năm là phần thông tin điểm ghi bằng số, cột thứ sáu là thông tin về điểm tô, trong đó có 10 ô tròn để giáo viên tô đen tương ứng với điểm trong ô tròn có ghi các số từ 0 đến 10 là phần điểm tương ứng với phần ô được tô đen. Cột thứ bảy là phần ký tên của thí sinh và cột thứ tám là phần ghi chú của giám thò. Mỗi dòng trên phần này tương ứng với một thí sinh được lưu trong CSDL của trường. Điểm ghi và điểm tô được giáo viên chấm với màu bút có màu đen hoặc màu xanh da trời và bắt buộc phải như vậy. Vò trí từ tâm của mốc 1 đến cột của điểm tô cách nhau một khoảng chiều rộng là 107 cm. Khoảng cách của mỗi dòng là 6cm, khoảng cách của các ô tròn trong phần điểm tô tính từ biên của cột điểm của phần điểm tô là 4,5 cm. Đường kính của các ô tròn điểm là 3 cm. Chiều rộng của cột điểm tô là 46cm. Phần này có chiều rộng là 188cm, chiều cao là 188cm. 3.1.3. Phần cuối: Có các thông tin sau: số sinh viên có trong bảng điểm, số sinh viên dự thi, số sinh viên đạt sau khi chấm xong, số sinh viên không đạt, chữ ký của các cán bộ coi thi, chữ ký của các giáo viên chấm thi, chữ ký của thầy trưởng khoa, ngoài ra nó còn có một thông tin nữa mà không liên quan gì đến việc thi cử nhưng nó rất quan trọng cho việc nhập điểm tự động là mốc thứ hai của bảng điểm. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 10 Điểm đen này nằm ở góc phải của bảng điểm, có đường kính là 4cm. Khoảng cách từ tâm mốc 1 đến tâm mốc 2 : chiều rộng là 183 cm , chiều cao là 223 cm . Dưới đây là bảng điểm đã được mô tả ở trên 3.2. Mô tả ảnh điểm [...]... Vấn đề nhận dạng mốc  Nhận dạng điểm tô đen  Tính điểm và vò trí  Xuất dữ liệu Những vấn đề được nêu ở đây sẽ được giải quyết trong các chương sau của đề án này 5 Yêu cầu của đề tài : 5.1 Về mặt ứng dụng Xây dựng một hệ thống nhập điểm tự động, trong đó hệ thống cho phép người nhập điểm có được các điểm được nhập nhanh và chính xác điểm của các thí sinh có trong bảng điểm vào trong máy tính (CSDL)... các thông tin sau:  Tâm quay  Góc quay p dụng lý thuyết về quay ảnh ở phần trên ta tính ma trận quay theo công thức đó SVTH: Trần Viết Khôi Trang 30 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức 3.5.2.2 Lưu đồ giải thuật : Begin Góc quay (c, s) tâm quay (xf, yf) Tính ma trân quay theo công thức : T[0][0]=c; T[0][1]=s ; T[0][2]=0; T[1][0]=-s; T[1][1]=c ; T[1][2]=0; T[2][0]=(1-c)*xf+yf*s; T[2][1]=(1-c)*yf-xf*s;... cho mảng dữ liệu pixels[pos++] = filter(currByte) End End SVTH: Trần Viết Khôi Trang 19 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức 1.5.2 Lưu đồ giải thuật : Begin x1, y1 x2, y2 width,height y1=height-y1; y2=height-y2; du=fileSize-(bitmapOffset+width*height); du=(du/height) y=y1-y2 x=x2-x1 h=1 pos = (h-1)* x; offset=bitmapOffset+((width+du)*(y1-h))+x1; nhảy đến vò trí của offset W=0 Đọc dữ liệu cho vào... y=T[0][1]*x+T[1][1]*y+T[2][1]; x=tmp; } SVTH: Trần Viết Khôi Trang 32 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức 4 Xác đònh mốc : 4.1 Tại sao phải sử dụng mốc : Nguyên nhân 1: Do ảnh Scan là một ảnh thủ công nó tuỳ thuộc vào người nhập điểm và ảnh Scan Do đó ảnh Scan không ảnh nào là giống ảnh nào về kích thước và vò trí của ảnh dẫn đến ta không thể nào xác đònh được điểm chính xác của bảng điểm nhập vào Để tính được điểm chính xác... pixel nh điểm sử dụng để tính điểm phải có đầy đủ hai mốc và độ quay của ảnh không vượt qua  10 độ được tính từ mốc một SVTH: Trần Viết Khôi Trang 11 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức 3.3 Các dữ liệu đầu ra : Đầu ra của chương trình gồm có hai file text có cấu trúc như sau: Đối với file chứa điểm và vò trí gồm có 2 cột : cột thứ nhất chứa số thứ tự của thí sinh trong bảng điểm, cột 2 chứa điểm tương... (dy1*dx-dx1*dy) / (dy*dy+ dx*dx) Cos(a) = ((dx1)+s*dy)/(dx) Trong đó: dy= y – yt1 dx= x - xt1 dy’=y - yt1 dx’=y’ – xt1 ( x,y) là toạ độ của điểm cần quay và (x’,y’) là toạ độ của điểm cần quay đến SVTH: Trần Viết Khôi Trang 29 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức 3.5.1.2 Lưu đồ giải thuật : Begin xmt1, ymt1 xmt2, ymt2 Tính mốc hai chuẩn theo mốc 1 Tính sin và cos theo CT Sin (a) = (dy1*dx-x1*dy)... Header : Byte Loại Mô tả 4 4 4 2 2 4 4 4 4 4 4 32-bit Int 32-bit Int 32-bit Int 16-bit Int 16-bit Int 32-bit Int 32-bit Int 32-bit Int 32-bit Int 32-bit Int 32-bit Int Kích thước của info header (tính bằng byte) Chiều rộng (tính pixels) Chiều cao (tính pixels) Số bitplanes (nên là 1) Số bit trên pixel Loại nén được sử dụng Số byte thực sự trên bitmap (chỉ cần thiết nếu nén được sử dụng) Số pixel nằm ngang... trò của cos(a) và sin(a) void cos_sin(int xf,int yf,int x,int y,int x1,int y1,float &c,float &s){ int dy,dx,dx1,dy1; dy=y-yf; dx=x-xf; dy1=y1-yf; dx1=x1-xf; s=(dy1*float(dx)-dx1*float(dy))/(float(dy)*dy+float(dx)*dx); SVTH: Trần Viết Khôi Trang 31 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức c=(float(dx1)+s*dy)/float(dx); } 3.6.2 Tính ma trận quay : Hàm tính ma trận quay có 5 tham số đưa vào là: T, c, s,... lại và xem nó là điểm đen và lưu nó là 1, còn các điểm khác thì cho là 0 du = fileSize - ( bitmapOffset + width * height) du = du / height y = y1 - y2 x = x2 - x1 SVTH: Trần Viết Khôi Trang 18 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức h= 1 while (h . được điểm và mã số sinh viên tương ứng với bảng điểm thật và sau đó lưu vào CSDL. Hệ thống nhập điểm tự động là hệ thống cho phép người nhập điểm có thể nhập một bảng điểm tự động vào hệ thống. Trần Viết Khôi Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 2 LỜI TỰA Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ thông tin. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Huỳnh Văn Đức SVTH: Trần Viết Khôi Trang 1 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cám ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ, Tp