4. Kết quả đạt được
1.4.2. Thuật toán tìm biên Canny:
Bộ tách sườn ảnh theo Canny (1986) [4] dựa trên cặp đạo hàm riêng bậc nhất với việc làm sạch nhiễu. Đây là phương pháp tách đường biên khá phổ biến được dùng theo toán tử đạo hàm. Như đã nói, phương pháp đạo hàm chịu ảnh hưởng lớn của nhiễu. Phương pháp đạt hiệu quả cao khi xấp xỉ đạo hàm bậc nhất của Gauss.
Quá trình tiến hành phương pháp trải qua một số bước như sau:
1. Làm trơn ảnh bằng bộ lọc Gauss nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và các chi tiết không mong muốn trong cấu trúc ảnh.
2. Sau đó tính gradient của ảnh nhờ một trong các toán tử Roberts, Sobel hay Prewitt:
35
(1.53) Xác định ngưỡng:
(1.54) Với T được chọn là phần tử biên
Dựa vào hướng Gradient để loại bỏ những điểm không thực sự là biên. Chúng ta kiểm tra các điểm M nếu có giá trị lớn hơn hai điểm lân cận dọc theo phương gradient θ thì giữ nguyên và ngược lại thì gán bằng 0.
Dùng ngưỡng kép và ( < ) tạo ra các các điểm trung gian nhằm nối liền các điểm biên đã xác định được từ trước theo cách sau:Những điểm M có giá trị gradient lớn hơn được xem là điểm biên. Những điểm có giá trị gradient nhỏ hơn thì loại bỏ. Với những điểm có giá trị gradient nằm trong khoảng và thì kiểm tra thêm nếu nó liền kề với một điểm có gradient lớn hơn thì điểm này được xem là biên.
36
Chương 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHẤM THI
TRẮC NGHIỆM BẰNG CAMERA
2.1. Mô tả hệ thống 2.1.1. Yêu cầu đặt ra
Hệ thống đơn giản, giá cả hợp lý mà vẫn đảm bảo được độ ổn định, tính chính xác và tốc độ cao trong quá trình hoạt động. Hệ thống phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:
Yêu cầu về giá thành và độ phức tạp:
o Có giá thành cũng như chi phí vận hành rẻ hơn so với hệ thống máy OMR.
o Bảo hành bảo trì dễ dàng, sử dụng các thiết bị sẵn có trong văn phòng.
o Phần mềm OMR đơn giản và dễ dàng sử dụng Yêu cầu về chức năng:
o Hệ thống có thể chấm thi tự động với khay đựng được nhiều giấy.
o Hệ thống nhận dạng và chấm được điểm thi trắc nghiệm ở nhiều hình thức khác nhau.
o Hệ thống phải hoạt động ổn định, chính xác ở tốc độ cao.
Hệ thống chấm thi trắc nghiệm đề xuất:gồm 3 thành phần cơ bản: khay tời giấy, camera độ phân giải cao và hệ thống máy tính.
o Ý tưởng thực hiện khay tời giấy là một khay có thể tự động tời giấy theo thời gian được lập trình. Tời định kỳ theo khoảng thời gian mà camera có thể chụp.
o Camera là thiết bị ghi hình nên yêu cầu có độ phân giải cao và tốc độ chụp nhanh.
o Hệ thống máy tính có thể là máy để bàn hoặc máy tính xách tay có cài hệ điều hành Windows
37
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống chấm thi trắc nghiệm
Sơ đồ khối hệ thống chấm thi trắc nghiệm đề xuất nhưhình2.1, trong đó có những khối chức năng cơ bản sau:
Phần cứng
Hệ thống tời giấy tích hợp camera, là một hệ thống cơ khí tự động đưa PTLTN từ khay đựng phiếu tới vị trí xác định để camera thu nhận hình ảnh. Camera sẽ được kết nối với máy vi tính có cài đặt phần mềm OMR. Phần cứng sẽ được điều khiển bởi driver được cài đặt trên máy tính.
Phần mềm:
Nhận dạng vùng chứa phiếu thi trong ảnh, vùng chứa thông tin trên phiếu thi (mã đề, số báo danh, phần trả lời) và xử lý thông tin để cho ra kết quả. Kết quả sẽ được lưu vào file hoặc CSDL để in ấn, thống kê.
Mẫu phiếu trả lời trắc nghiệm
2.1.3. Cơ chế làm việc
Cơ chế làm việc của hệ thống được chia thành 3 quá trình Quá trình thu nhận ảnh:
Tập PTLTN được đưa vào khay tời giấy. Thông qua hệ thống tời giấy, PTLTN được đưa đến vị trí xác định để camera thu nhận ảnh. Khi PTLTN tới vị trí chụp, tín hiệu chỉ thị chụp được gửi tới camera để thu nhận ảnh. Kết thúc quá trình thu nhận ảnh, tín hiệu chỉ thị tời được gửi tới hệ thống tời giấy. Hệ thống tời giấy sẽ đưa PTLTN từ vị trí chụp ra ngoài, đồng thời đưa PTLTN mới vào vị trí chụp.
Quá trình đọc thông tin trên ảnh:
Bốn góc của PTLTN trong ảnh thu nhận từ quá trình 1 được xác định thông qua các đặc trưng riêng, từ đó thực hiện biến đổi phối cảnh (perspective transformation) để tách vùng chứa phiếu thi ra khỏi ảnh nền và chuẩn hóa về một
Phần mềm Phiếu trả lời trác nghiệm Phần cứng Hệ thống tời giấy tích hợp camera Nhận dạng phiếu thi Tìm vùng chứa thông tin
trên phiếu thi
Nhận dạng thông tin
File hoặc CSDL Ảnh
38
kích thước xác định. Từ ảnh chuẩn hóa, sẽ áp dụng các thuật toán xử lý ảnh để nâng cao chất lượng ảnh phiếu thi. Các vùng chứa thông tin: vùng số báo danh, vùng mã đề, vùng trả lời sẽ được nhận dạng và tách riêng ra. Công việc còn lại là sử dụng thuật toán nhận dạng dấu tích trên từng vùng để đưa ra kết quả.
Quá trình so sánh kết quả và lưu dữ liệu chấm thi:
Thông tin bài thi từ quá trình 2 sẽ được xem xét, đánh giá. Với mỗi mã đề của một môn thi trong một kỳ thi xác định sẽ có một đáp án tương ứng được lưu trong phần mềm. Tiến hành so sánh thông tin bài thi với đáp án tương ứng, ta sẽ đưa ra được kết quả bài thi. Kết quả có thể lưu vào file hoặc vào cơ sở dữ liệu phục vụ in ấn, thống kê.
2.1.4. Phần mềm chấm thi trắc nghiệm
Nhằm dễ dàng tạo giao diện, tích hợp thư viện xử lý ảnh, phần mềm sẽ được phát triển từ công cụ Visual Studio 2008, ngôn ngữ C++. Chương trình sẽ chạy trong môi trường Windows, sử dụng thư viện .NET framework để tạo giao diện và OpenCV để xử lý ảnh.
Theo yêu cầu và phạm vi đề ra ở phần mở đầu, phần mềm phải có các module sau:
Quản lý kỳ thi: cho phép tạo, sửa, xóa kỳ thi, môn thi, đề thi và soạn đáp án. Các dữ liệu về kỳ thi sau khi tạo xong sẽ được lưu lại để làm cơ sở cho việc chấm điểm.
Chấm điểm trực tiếp từ camera: nhằm thực hiện việc mô phỏng khả năng giao tiếp giữa camera và máy tính, thu nhận hình ảnh từ camera và thực hiện chấm điểm.
Chấm điểm từ file: các file ảnh sẽ được chụp và lưu lại từ trước. Phần mềm đọc các file ảnh này và cho ra kết quả. Mục đích của module này là đo thời gian thực hiện của chương trình, đánh giá độ chính xác của thuật toán chấm điểm trắc nghiệm.
39
Đề tài này tập trung vào việc xây dựng thuật toán chấm thi trắc nghiệm nên kết quả chấm điểm sẽ được lưu ra file excel chứ không tạo và lưu vào CSDL để đơn giản hóa chương trình, trong khi đó vẫn đảm bảo in ấn, thống kê được.