BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN NGUYỄN MINH TOÀN XÂY DỰNG HỆ THỐNG CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM SỬ DỤNG CAMERA Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Tiến Dũng Hà Nội, 5-2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Trần Nguyễn Minh Toàn MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT OMR ADF PTLTN CCD CSDL CV Optical Mark Recognition Automatic Document Feeder Phiếu trả lời trắc nghiệm Charge Coupled Device Cơ sở liệu Computer vision MỞ ĐẦU Thực tiễn đề tài Thế kỷ XXI với thay đổi to lớn mở đầu cho kỷ nguyên mới- kỷ nguyên kinh tế tri thức, xã hội thông tin Chính thế, giáo dục đào tạo coi yếu tố định thúc đẩy đất nước nhanh vào kinh tế tri thức - xu hướng phát triển giới Hiện nay, nhiều hình thức kiểm tra áp dụng từ kiểm tra miệng, kiểm tra vấn đáp, kiểm tra viết, kiểm tra trắc nghiệm, tập lớn, tiểu luận, luận văn Trong hình thức kiểm tra trắc nghiệm khách quan sử dụng rộng rãi nguyên nhân sau : • Có thể tiến hành kiểm tra đánh giá diện rộng khoảng thời gian ngắn • Chấm nhanh, xác khách quan • Bài kiểm tra có nhiều câu hỏi nên kiểm tra cách hệ thống toàn diện kiến thức kĩ thí sinh, tránh tình trạng học tủ, dạy tủ • Sự phân phối điểm trải phổ rộng nên phân biệt rõ ràng trình độ thí sinh Tháng 06/2007, Bộ Giáo dục Đào tạo thức chuyển số môn thi kỳ thi cấp Quốc gia thi tốt nghiệp Trung học phổ thông thi tuyển sinh vào trường Cao đẳng, Đại học từ hình thức tự luận sang trắc nghiệm Tuy nhiên, việc áp dụng phương tiện kỹ thuật đại gây nhiều khó khăn, thách thức Đối với thí sinh, phải tô đậm, xác điểm cần tô mà phải giữ giấy thi phẳng, ngắn Chỉ vài thay đổi nhỏ giấy bị nhàu nát gây không xác việc đánh giá kết Bên cạnh đó, hệ thống tự động chấm thi trắc nghiệm chủ yếu nhập từ nước với giá thành cao, có cấu trúc cồng kềnh nên việc di chuyển linh hoạt gặp nhiều khó khăn Hơn nữa, máy chấm tự động sử dụng kỳ thi lớn Còn kỳ thi nhỏ thi học kỳ, kiểm tra tiết cấp bậc khác phổ thông đa số dùng hình thức chấm tay dùng bìa đục lỗ; chấm với số lượng lớn người chấm tốn nhiều thời gian, dễ xảy nhầm lẫn sai sót Trước thực tiễn đó, định chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống chấm điểm trắc nghiệm sử dụng camera” với yêu cầu đặt cấu trúc phần cứng nhỏ gọn, xử lý nhanh, chi phí thấp mà có khả đạt hiệu quảnhư mong muốn Hệ thống phảicó khả ứng dụng cao kỳ thi cấp bậc, kỳ thi tuyển sinh đại học, kỳ thi tiếng Anh quốc tế, giảm thiểu đáng kể chi phí không cần thiết cho việc chấm thi thủ công sử dụng thiết bị nhập Những hệ thống chấm thi trắc nghiệm giấy 2.1 Máy OMR Máy chấm thi trắc nghiệm chuyên dụng, hay gọi Optical Mark Recognition (OMR) Machine loại máy thiết kế để chấm điểm thi trắc nghiệm cách nhanh xác Máy OMR thường sử dụng để đánh giá kết thi thông qua hình thức trắc nghiệm với số lượng lớn Phương thức mà máy OMR dùng để nhận dạng xác định nội dung phiếu thi sử dụng hàng loạt cảm biến để nhận dạng vùng tô chì sinh viên (ô tròn quy định tô bút chì 2B trở lên Thường cảm biến cảm biến hồng ngoại loại phản chiếu, dựa tính chất phản xạ hay hấp thụ ánh sáng vật thể Tuỳ theo mức độ phản xạ vật thể mà chùm tia phản xạ mạnh hay yếu, từ xác định vùng phần thí sinh tô đen, phần phần giấy thi Ưu điểm loại máy tính ổn định, độ xác, độ tin cậy cao Tuy nhiên lại có nhiều nhược điểm: • Giá thành cao, thường sử dụng tổ chức giáo dục lớn • Giấy làm thi trắc nghiệm phải giấy trắng tiêu chuẩn • Bài thi trắc nghiệm phải làm mẫu giấy thống nhất, tuân thủ nghiêm ngặt quy định in ấn Tính ổn định độ xác cao hệ thống làm cho máy OMR có độ tin cậy cao thường sử dụng tổ chức giáo dục đánh giá lớn Nhưng tính tạo nên giá thành cao hệ thống cản trở việc phổ biến máy OMR thị trường Không giá thành chúng đắt mà chi phí vận hành phải đôi với việc tiêu thụ nhiều giấy chuyên dụng Do đó, tổ chức giáo dục vừa nhỏ, trường học muốn tổ chức kỳ thi trắc nghiệm riêng họ để tiến hành đánh giá học sinh, sinh viên định kỳ lại không đủ chi phí mua trì máy 2.2 Phần mềm OMR Trong máy OMR làm chủ công nghệ thị trường phục vụ nhu cầu đánh giá kỳ thi trắc nghiệm tồn nhu cầu thiết bị nhỏ gọn mà thỏa mãn yêu cầu độ ổn định độ xác cao Phần mềm OMR phát triển nhanh chóng nhằm lấp đầy nhu cầu Sự đời phần mềm OMR kết hợp với máy scan thực giải pháp thay cho việc chấm thi trắc nghiệm tự động Đây giải pháp phần mềm, để thực chấm thi cần phải kết hợp với hệ thống máy tính máy scan Máy scan loại thiết bị văn phòng phổ biến sẵn có với đa dạng chủng loại giá thành thị trường Có hai loại máy scan mà cần ý kết hợp với phần mềm OMR Máy scan ép phẳng (flatbed scanner) dùng để quét tài liệu nhỏ lẻ mẫu đơn rời Nhược điểm loại máy scan người sử dụng phải thao tác tay họ muốn scan tài liệu Điều đồng nghĩa với tính tự động tốc độ hệ thống chấm thi sử dụng máy scan ép phẳng thấp Máy scan tời giấy tự động (automatic document feeder – ADF) dòng máy scan chuyên nghiệp Máy ADF có thêm khay tời giấy tự động đựng đuợc 50 tới 200 tờ giấy scan theo thời gian định sẵn Khi kết hợp ADF với phần mềm OMR tạo nên hệ thống chấm thi khả quan Tuy nhiên giá thành cho hệ thống bao gồm phần mềm OMR, máy tính, máy scan ADF đắt Chính nên nhiều trường trung học phổ thông, đại học tổ chức giáo dục vừa nhỏ không chọn phần mềm OMR kết hợp với máy scan làm công cụ chấm thi trắc nghiệm tự động Mục tiêu nội dung thực đề tài Với hạn chế loại máy chấm trắc nghiệm trên, mục tiêu đề tài “Xây dựng hệ thống chấm điểm trắc nghiệm sử dụng camera” đề xuất xây dựng hệ thống chấm điểm trắc nghiệm khắc phục hạn chế nói trên: • Tốc độ lấy mẫu thông qua máy tời giấy nhanh, tính tự động cao, giá thành rẻ • Thuật toán xử lý, nhận dạng nội dung phiếu thi phải nhanh,đảm bảo độ xác, tin cậy cao Thuật toán phải nhận dạng phiếu thi in loại giấy thông dụng, yêu cầu độ xác in ấn không cần cao Do hạn chế mặt thời gian nên đề tài tập trung giải vấn đề sau: • Thực giao tiếp máy tính camera, hiển thị hình ảnh ghi từ camera lên máy tính • Nghiên cứu, đề xuất hệ thống, thuật toán nhận dạng vùng ảnhvà xử lý thông tin phiếu thi • Thiết kế, xây dựng liệu quản lý tham số thi phục vụ công tác chuẩn bị trước chấm thi lưu trữ thông tin sau chấm thi Dựa nội dung đó, luận văn chia thành chương với nội dụng sau: Chương 1: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu tổng quan khái niệm ảnh số, thuật toán xử lý ảnh số áp dụng để thực đề tài Chương 2: Phân tích thiết kế hệ thống chấm thi trắc nghiệm camera Đề xuất thiết kế hệ thống chấm thi trắc nghiệm camera Phân tích thuật toán chấm thi trắc nghiệm đề xuất Chương 3: Đánh giá kết thực 10 Hình 3.35 Giao diện module chấm điểm trực tiếp từ camera 3.2 Kết thuật toán 23 Dữ liệu ảnh đầu vào Dữ liệu thi trắc nghiệm lấy từ môn Hóa học, kỳ thi Đại học năm 2012, đề thi gồm có 60 câu hỏi Mỗi đề thi có mẫu phiếu trắc nghiệm, có mẫu hoàn toàn với đáp án, mẫu khác có câu trả lời sai lệch với đáp án theo bảng 3.1 50 Phiếu thi 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 SBD 04134 04134 04134 04134 04134 04134 04134 04134 04134 04134 04135 04135 04135 04135 04135 04135 04135 04135 04135 04135 04136 04136 04136 04136 04136 04136 04136 04136 04136 04136 Mã đề 27 27 27 27 27 31 31 31 31 31 48 48 48 48 48 64 64 64 64 64 75 75 75 75 75 92 92 92 92 92 Trả lời A,D,A,C,A,D,C,B,B,B,B,D,B,D,B,B,A,D,A,A,C,B,C,B,D,D,D,A,A,D,D,A,A,C,D, B,A,D,D,A,B,C,B,D,C,C,B,C,B,C,C,A,B,D,C,B,A,C,C,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,D,A,C,A,B,A,B,B,C,B,D,B,D,B,B,A,D,A,D,C,B,C,B,D,A,D,A,A,D,D,A,B,C,D, B,A,D,D,A,B,C,A,D,C,D,B,C,B,C,C,A,B,D,C,B,A,C,C,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, B,C,A,C,A,A,C,B,B,C,A,D,B,D,D,C,A,A,B,A,C,A,C,C,D,C,D,D,A,D,D,A,A,A,D, B,A,D,A,B,B,C,B,D,C,C,B,C,A,C,C,A,D,D,C,B,A,D,C,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,B,A,D,A,C,A,B,A,C,A,A,B,A,B,A,B,A,C,A,C,A,A,C,C,C,D,B,A,B,D,A,B,C,D,A ,A,D,B,A,D,C,C,D,A,C,C,C,D,C,D,C,A,D,A,D,A,D,C,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,D,B,C,A,A,C,A,B,D,C,D,D,A,B,C,A,A,C,A,C,B,C,B,D,A,D,C,D,A,D,C,A,C,B,B ,B,D,A,A,B,B,B,D,C,B,B,C,B,C,C,A,B,D,C,B,B,C,C,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,D,A,D,C,B,B,C,C,C,C,B,C,D,A,A,D,C,B,C,D,B,C,D,D,C,B,C,B,D,D,B,A,D, A,C,A,D,A,B,A,B,A,D,D,B,A,A,D,A,B,C,B,C,B,A,C,A,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,D,B,D,C,B,B,C,C,A,C,B,C,D,A,B,D,C,B,C,D,C,C,D,D,C,B,D,B,D,D,B,A,A, B,C,A,D,A,B,A,B,A,D,D,B,C,A,D,D,B,C,B,C,B,A,C,A,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,B,A,D,C,B,A,C,C,C,C,D,C,A,A,A,A,B,B,C,D,B,D,A,D,C,C,A,B,D,B,C,A,D,A ,C,A,D,A,B,A,B,A,D,D,C,A,A,D,A,B,C,B,C,B,A,C,A,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,B,D,A,C,C,B,D,C,A,C,A,B,C,B,A,B,D,C,B,D,D,B,A,D,A,A,C,C,B,B,D,B,B,A, A,B,D,B,C,A,D,B,A,D,D,B,A,A,D,A,C,C,B,C,B,A,C,C,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,B,D,C,A,C,C,B,D,D,C,C,B,A,D,C,D,D,B,C,D,B,B,C,A,D,B,B,A,B,B,C,B,A,A, A,C,C,D,A,B,A,D,A,C,A,B,A,C,D,A,C,C,B,B,B,A,B,A,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,A,A,B,C,B,B,C,D,D,D,D,D,A,C,C,A,D,B,C,B,B,B,C,D,D,B,C,A,C,A,A,C,B,C ,A,B,C,C,A,C,B,A,A,D,D,B,D,A,A,A,D,C,D,C,B,D,B,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,B,A,A,B,D,B,B,C,D,D,D,D,A,A,C,B,A,D,B,C,A,B,B,C,A,D,B,C,A,C,A,A,C,B, C,A,D,C,C,A,C,B,C,A,D,B,B,D,C,A,A,D,D,D,C,B,D,B,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,B,C,D,D,C,A,C,C,A,B,D,C,A,C,D,C,D,A,A,B,C,A,B,C,C,D,C,B,A,C,B,A,D,C,D ,B,A,B,C,A,A,D,C,B,D,A,C,C,C,A,A,B,C,D,A,C,D,B,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,A,D,B,B,C,C,A,C,B,D,D,B,C,A,C,A,A,D,B,D,D,B,B,D,D,B,B,C,D,C,B,A,C,A, C,A,B,D,C,B,C,B,A,B,D,D,B,A,B,A,A,C,C,D,C,C,D,A,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,B,C,D,B,C,A,B,C,A,B,D,D,A,A,D,C,A,A,B,B,B,A,B,C,C,D,B,B,A,C,B,A,C,B,C ,B,B,B,C,A,A,D,C,A,D,D,B,D,A,A,A,B,C,D,C,C,D,B,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,A,A,D,B,D,A,B,B,B,C,A,D,B,C,B,B,A,D,D,C,A,C,B,A,C,A,A,C,C,C,D,B,D,C, D,B,B,A,B,C,D,B,C,D,C,D,D,B,B,C,D,A,A,D,A,A,C,C,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,B,A,D,B,D,A,A,C,D,C,B,D,B,D,B,A,A,B,D,C,C,D,B,A,C,A,A,C,B,D,A,B,D,C, D,B,B,A,B,C,D,C,D,D,B,D,A,B,A,C,D,B,C,D,B,D,A,A,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,A,C,D,B,D,A,A,B,B,D,A,D,B,D,B,B,A,D,D,A,A,C,B,C,C,C,A,C,C,C,D,B,D,C, D,D,C,A,B,C,D,B,C,A,C,D,B,C,B,C,D,A,A,D,C,D,C,C,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,A,A,D,D,D,A,A,B,A,C,A,D,B,C,B,C,A,C,B,C,A,C,C,A,C,B,B,C,C,D,D,B,D,C,D ,B,B,A,B,C,D,B,C,D,C,D,D,B,B,C,D,A,A,D,A,A,C,C,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,C,D,B,D,A,A,B,B,D,A,D,B,D,B,B,A,D,D,A,A,C,B,C,C,C,A,C,C,C,D,B,D,C, D,D,C,A,B,C,D,B,C,A,C,D,B,C,B,C,D,A,A,D,C,D,C,C,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,D,B,C,D,D,D,A,B,C,C,B,C,C,B,D,B,C,B,D,A,A,C,C,C,B,A,A,D,B,B,C,D,B,A, B,D,B,A,D,B,A,A,C,B,D,C,D,A,B,A,D,D,C,A,A,A,C,A,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, B,C,B,C,D,B,B,A,B,C,D,A,A,C,B,D,C,C,B,B,A,B,D,A,C,B,A,D,D,D,A,C,D,C,A, B,A,B,A,D,C,A,A,D,B,A,C,D,A,B,A,D,C,C,A,A,B,C,A,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,D,B,A,D,D,D,A,B,D,C,B,C,C,B,D,B,D,C,D,A,A,D,C,D,A,A,A,D,B,C,C,D,B,D, B,D,B,A,D,A,A,A,C,B,C,D,D,A,D,A,D,D,C,B,B,C,C,A,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, B,C,B,C,D,B,B,A,C,C,D,A,A,B,C,D,C,C,B,B,A,B,D,A,C,A,A,D,D,D,A,C,D,C,A,B ,A,B,B,D,C,A,A,D,B,A,C,C,C,B,A,A,C,C,A,A,B,C,A,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A,D,B,A,D,D,B,A,B,D,A,B,A,C,B,D,C,D,C,C,A,A,D,C,D,A,A,A,D,B,C,C,D,B,D, B,A,C,A,D,A,A,D,C,B,C,D,D,A,D,D,D,D,C,B,B,C,C,A,B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C,C,B,D,D,D,A,C,C,D,C,C,C,A,B,B,A,B,A,A,B,C,A,A,C,D,B,D,C,A,A,C,C,B,B,D ,B,B,D,C,D,B,A,D,C,D,B,C,B,A,D,D,C,A,A,D,C,A,D,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C,C,B,D,D,D,A,C,C,D,C,C,C,A,B,B,A,B,A,A,B,C,A,A,C,A,B,D,C,A,A,C,C,B,B,D, B,B,D,C,D,B,A,D,C,D,B,C,B,A,D,D,C,A,A,D,C,A,D,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, C,C,B,D,D,D,A,C,D,D,C,C,C,C,B,B,A,C,A,A,B,A,A,A,C,D,B,D,B,B,A,C,C,B,C,D 51 ,D,B,D,A,D,B,A,D,C,D,B,C,D,C,C,D,C,A,B,D,C,A,D,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,B,D,D,A,D,C,D,D,C,C,C,B,B,B,A,D,A,A,B,A,C,A,D,D,B,C,B,B,A,C,C,B,C, D,D,B,D,A,D,B,B,D,C,D,B,C,D,C,C,D,C,A,B,D,C,A,D,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D,A,B,D,D,A,D,C,D,C,D,C,C,B,C,B,A,D,A,A,B,A,C,A,D,D,B,C,B,B,A,D,C,B,C, D,D,B,D,A,D,B,B,B,D,D,B,C,D,C,C,D,C,A,B,D,C,A,D,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Điểm 60 52 41 25 38 60 51 47 36 33 60 48 20 35 39 60 36 46 50 45 60 37 43 29 33 60 59 47 39 32 Bảng 3.1 Dữ liệu thi Các phiếu thi in màu loại giấy thông dụng tô theo liệu chuẩn bị trước Sau lấy mẫu phiếu thi máy ảnh Sony Cyber-shot DCS-90 Ảnh có độ phân giải 1944x2592 Song song với việc lấy mẫu, đề thi phần trả lời tương ứng tạo module “Quản lý kỳ thi” phần mềm xây dựng Phần mềm xây dựng phiếu thi cho phép có 100 câu hỏi - đáp án Vì vậy, để chương trình tính điểm cần phải cấu hình số câu hỏi tag file config.xml hình 3.10 24 Kết xây dựng thuật toán Tìm phiếu thi Yêu cầu ảnh đầu vào bước phiếu thi phải có độ tương phản cao, tốt màu đen xanh đậm đồng Đây yêu cầu tiên quan trọng để thực bước nhận dạng tiếp theo, biên phiếu thi bị nhiễu không nhận dạng phiếu thi Hình 3.36 Mẫu không nhận dạng vùng phiếu thi 52 Với điều kiện lấy mẫu tập CSDL ảnh mục 3.2.1, ta thấy ảnh nhị phân sau thực thuật toán lấy ngưỡng tự động Otsu phân biệt rõ ràng vùng phiếu thi (trắng) (đen): Hình 3.37 Ảnh gốc ảnh nhị phân Kết sau thực thuật toán tìm biên, xác định xếp góc phiếu thi: 53 Hình 3.38 Biên góc phiếu thi Ảnh đầu thuật toán tìm phiếu thi: Hình 3.39 Ảnh đầu thuật tìm phiếu thi Tìm vùng chứa thông tin phiếu thi Ảnh phiếu thi sau chuyển sang ảnh xám lọc nhiễu: 54 Hình 3.40 Ảnh phiếu thi sau chuyển mức xám lọc nhiễu Ảnh phiếu thi sau tăng độ sáng thực phép mở (opening): Hình 3.41 Ảnh phiếu thi sau tăng độ sáng 55 Hình 3.42 Ảnh phiếu thi sau thực phép mở Kết tìm vùng phiếu thi: Hình 3.43 Các vùng chứa thông tin phiếu thi 56 Ảnh đầu thuật toán tìm vùng chứa thông tin phiếu thi Hình 3.44 Vùng số báo danh vùng mã đề Hình 3.45 Các vùng trả lời Nhận dạng thông tin vùng Áp dụng thuật toán đề xuất mục 2.3.3 ta có kết nhận dạng cho vùng: 57 Hình 3.46 Kết nhận dạng thông tin vùng số báo danh Hình 3.47 Kết nhận dạng thông tin vùng mã đề Đối với vùng trả lời, nội dung thông tin 1, 2, 3, tương ứng với lựa chọn A, B, C, D 58 Hình 3.48 Kết nhận dạng thông tin vùng trả lời 59 25 Kết thuật toán chấm thi trắc nghiệm đề xuất Đưa tập ảnh đầu vào chuẩn bị mục 3.2.1 (gồm 30 mẫu) vào chương trình chấm thi Kết hoàn toàn trùng khớp với liệu thi chuẩn bị (bảng 3.1), độ xác đạt 100% Hình 3.49 Kết chấm thi mẫu chuẩn bị Thời gian xử lý yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ hoạt động hệ thống Thực nghiệm chấm thi máy tính DELL Optiplex 380, vi xử lý Intel Core Duo E7500 tốc độ 2,93Ghz, RAM 4Gb thời điểm khác với 30 mẫu trên, tốc độ chấm thi nằm khoảng 13 - 16s Như tốc độ nhận dạng khoảng 433 - 533ms/bài thi 3.3 Đánh giá kết Sau hoàn thiện thuật toán nhận dạng thông tin phiếu thi, qua thực nghiệm phần mềm chấm thi trắc nghiệm với module: quản lý kỳ thi, chấm điểm từ file, chấm điểm trực tiếp từ camera, có nhận xét: 60 • Với quy mô luận văn này, module quản lý kỳ thi đạt yêu cầu đề quản lý tham số kỳ thi, giúp người dùng tạo, sửa, xóa: kỳ thi, môn thi, đề thi, đáp áp giao diện trực quan Tuy nhiên, để phát triển thành ứng dụng thực sự, module cần phải phát triển thêm số chức khác để quản lý tham số như: o Quản lý ngân hàng đề thi, trộn tạo đề thi o Thông tin chi tiết thí sinh, lưu trữ thi thí sinh để thực o o o o việc lưu trữ phúc khảo lại thi Hội đồng thi, phòng thi Quản lý điểm, điểm ưu tiên, điểm khu vực Tìm kiếm, tạo xuất loại báo cáo Tạo CSDL để lưu trữ, thuận tiện việc chia sẻ, sử dụng ứng dụng từ xa, đảm bảo tính bảo mật liệu • Module chấm điểm từ file cho thấy độ xác, độ tin cậy tốc độ hoạt động chương trình với mẫu đầu vào in giấy thông thường, mẫu có chất lượng không cao Đây module quan trọng phần mềm OMR • Module chấm điểm camera: mô khả giao tiếp máy tính camera, tạo tiền đề cho việc phát triển giao tiếp máy tính với hệ thống tời giấy, điều khiển tốc độ hệ thống tời giấy, phối hợp đồng với camera để việc thu nhận ảnh, lấy mẫu đạt kết tốt Như khả ứng dụng vào thực tế hệ thống chấm thi trắc nghiệm camera đề xuất khả quan Hướng phát triển tương lai chủ yếu hoàn thiện tối ưu hóa phận khí, bao gồm cấu tời giấy chụp ảnh Mục tiêu hướng đến phát triển thêm tính mà luận văn chưa hoàn thiện tích hợp toàn hệ thống thành khối thống nhất, ổn định, linh động, đảm bảo tính tự động, tốc độ chấm thi nhanh tốt, đồng thời giảm thiểu chi phí đầu tư, chi phí vận hành, bảo trì Có hệ thống có tính khả dụng tính cạnh tranh hệ thống thực tế 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên đây, trình bày toàn nội dung luận văn tốt nghiệp “Xây dựng hệ thống chấm điểm trắc nghiệm sử dụng camera” Luận văn đề cập tới số kỹ thuật xử lý ảnh nâng cao nhằm nâng cao chất lượng, xử lý nhận dạng đặc trưng ảnh ứng dụng việc chấm thi trắc nghiệm Thuật toán đề xuất phần mềm chấm điểm xác mẫu khác kích thước, góc nghiêng ảnh hưởng nhiễu Từ kết thực nghiệm thấy rằng, hệ thống đạt độ xác 100% với điều kiện lấy mẫu tốt Tuy nhiên, điều kiện thời gian hạn chế với khối lượng công việc lớn, nên hệ thống nhiều tính chưa phát triển Mẫu phiếu thi sử dụng thuật toán đề xuất mẫu phiếu thi đại học, cao đẳng áp dụng Các mẫu khác có đặc điểm tương tự mẫu áp dụng thuật toán đề xuất để chấm điểm Tuy nhiên, với mẫu khác, chẳng hạn mẫu phiếu thi TOELF, TOEIC, nhận dạng thuật toán Hiện nay, có số phần mềm OMR cho phép tạo mẫu chấm thi cách định nghĩa vùng thông tin phiếu thi trước, sau áp dụng với hàng loạt phiếu thi khác Tuy nhiên, cách hoạt động với điều kiện: • Độ xác in ấn gần tuyệt đối • Lấy mẫu phiếu thi điều kiện tốt, độ phân giải cao, nhiễu Với điều kiện giá thành khâu in ấn, hệ thống tời giấy cao Vì vậy, phương pháp tốt phải phát triển thuật toán nhận dạng dựa đặc trưng riêng mẫu Một cách làm khác đơn giản tạo mẫu phiếu thi có đặc trưng tương tự với mẫu phiếu thi trắc nghiệm Đại học: • Có vùng chứa thông tin nằm khung hình chữ nhật • Các vùng tô có kích thước nhau, phân bố vùng Với cách ta việc thay đổi khoảng cách tương quan vùng chứa thông tin phiếu thi (bước thuật toán tìm vùng chứa thông tin 62 phiếu thi, mục 2.3.2) Như sử dụng hệ thống đề xuất để chấm điểm 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Markus Kuhn, “Digital Signal processing”, University of Cambridge, September 09, 2009 [2] Abdul J.Jerri, “The Shannon Sampling Theorem - Its Various Extensions anh Applications: A Tutorial review”, November 11, 1977 [3] TS Nguyễn Văn Ngọ, “Giáo trình Xử Lý Ảnh”, NXB Đại học Quốc gia, 2001 [4] PGS.TS Nguyễn Quang Hoan, “Giáo Trình Xử Lý Ảnh”, HV Bưu Chính Viễn Thông, 12/2006 [5]http://stackoverflow.com/questions/10196198/how-to-remove-convexitydefects-in-sudoku-square/10226971#10226971, truy cập lần cuối ngày 29/05/2013 [6] http://stackoverflow.com/questions/13639336/threshold-of-blurry-image- part-2?lq=1, truy cập lần cuối ngày 29/05/2013 [7] http://androidflip.com/how-to-use-android-webcam-pc-usb-wireless/, truy cập lần cuối ngày 29/05/2013 [8]http://www.dientuvietnam.net/forums/camera-va-xu-ly-anh-114/su-dungopencv-trong-visual-c-2008-a-41925/index4.html#post3316, truy cập lần cuối ngày 29/05/2013 [9]http://opencv-code.com/tutorials/automatic-perspective-correction-forquadrilateral-objects/, truy cập lần cuối ngày 29/05/2013 [10] http://opencv.willowgarage.com/documentation/c/index.html, truy cập lần cuối ngày 29/05/2013 64 [...]... 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. .. phiếu thi Ảnh Hệ thống tời giấy tích hợp camera Nhận dạng phiếu thi Nhận dạng thông tin File hoặc CSDL 31 Hình 2.14 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... 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 30 Chương 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHẤM THI TRẮC NGHIỆM BẰNG CAMERA 2.1 Mô tả hệ thống 13 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... 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. ..Thực nghiệm và đánh giá kết quả đạt được với thuật toán đã đề xuất bằng phần mềm được lập trình theo thiết kế ở chương 2 4 Kết quả đạt được Bằng phương pháp thực nghiệm, phần mềm chấm điểm trắc nghiệm bằng camera đã hoàn thành và đáp ứng các các yêu cầu đặt ra: • • • • Module quản lý kỳ thi nhỏ, gọn, trực quan Hiển thị hình ảnh từ camera và chấm điểm Chấm điểm với nhiều file ảnh... cũng như độ sáng Khi kỹ thuật số được ứng dụng vào lĩnh vực nhiếp ảnh, rất nhiều khái niệm mới đã được ra đời Kỹ thuật số là một kỹ thuật xử lý rời rạc trên máy tính, kỹ thuật này chỉ áp dụng đối với các bit (các con số), chính về vậy các bức ảnh liên tục về không gian và độ sáng cần phải được “số hóa” Số hoá ảnh thực chất là sự biến đổi gần đúng một ảnh liên tục thành một tập điểm rời rạc phù hợp... Có rất nhiều phương pháp lấy ngưỡng được áp dụng giúp việc lấy ngưỡng hiệu quả.Trong đó, thuật toán Otsu được sử dụng rộng rãi nhất do sự chính xác, hiệu quả do thuật toán tính ngưỡng T một cách tự động (adaptive) dựa vào giá trị điểm ảnh của ảnh đầu vào, nhằm thay thế cho việc sử dụng ngưỡng cố định: • Chọn một ngưỡng ước đoán ban đầu T • Phân đoạn ảnh sử dụng T Quá trình này tạo ra 2 nhóm pixel: o... 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... 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 14 Sơ đồ khối hệ thống. .. đo thời gian thực hiện của chương trình, đánh giá độ chính xác của thuật toán chấm điểm trắc nghiệm 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 2.2 Giới thiệu về thư viện mã nguồn mở OpenCV OpenCV (Open Computer Vision library) ... cụ chấm thi trắc nghiệm tự động Mục tiêu nội dung thực đề tài Với hạn chế loại máy chấm trắc nghiệm trên, mục tiêu đề tài Xây dựng hệ thống chấm điểm trắc nghiệm sử dụng camera đề xuất xây dựng. .. thiết kế hệ thống chấm thi trắc nghiệm camera Đề xuất thiết kế hệ thống chấm thi trắc nghiệm camera Phân tích thuật toán chấm thi trắc nghiệm đề xuất Chương 3: Đánh giá kết thực 10 Thực nghiệm. .. 2.14 Sơ đồ khối hệ thống chấm thi trắc nghiệm Sơ đồ khối hệ thống chấm thi trắc nghiệm đề xuất nhưhình2.1, có khối chức sau: • Phần cứng Hệ thống tời giấy tích hợp camera, hệ thống khí tự động