基于移動(dòng)設(shè)備的問卷和表格數(shù)字化識(shí)別方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是一種機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種基于移動(dòng) 設(shè)備的快速高效的問卷和表格數(shù)字化識(shí)別方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 問卷和表格在當(dāng)今社會(huì)生活中被廣泛地使用。比如開展一個(gè)新的項(xiàng)目或者生產(chǎn)一 個(gè)新的產(chǎn)品，都要通過市場(chǎng)問卷調(diào)查來分析項(xiàng)目的可行性或者產(chǎn)品的需求量。同樣在銀行 或則學(xué)校，通常需要填寫一些表格來登記注冊(cè)信息。雖然現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)調(diào)查和注冊(cè)已經(jīng)越來越 流行了，但是紙質(zhì)的問卷和表格對(duì)于調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析也是必不可少的。由于市場(chǎng)上識(shí)別紙 質(zhì)問卷和表格的設(shè)備或者應(yīng)用太少，當(dāng)該些問卷或者表格被填寫好后，問卷和表格的統(tǒng)計(jì) 分析只能靠人工來進(jìn)行，需要大量的人力和物力，該既消耗了大量的人力和物力，也浪費(fèi)里 寶貴的時(shí)間。所W設(shè)計(jì)需要一個(gè)快速高效的問卷和表格識(shí)別來幫助工作人員完成對(duì)紙質(zhì)問 卷和表格的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和錄入工作。
[0003] 要實(shí)現(xiàn)問卷和表格的數(shù)字化識(shí)別，需要實(shí)現(xiàn)問卷和表格的分割、標(biāo)定和識(shí)別=個(gè) 部分。對(duì)于圖像分割，傳統(tǒng)的方法有基于顏色分割、差分運(yùn)動(dòng)檢測(cè)分割和Ad油oost訓(xùn)練分 類器來進(jìn)行分割。由于紙質(zhì)問卷和表格一般只有白色和黑色兩種顏色，包含的顏色信息不 多，所W采用顏色分割的效果不好；而識(shí)別問卷和表格一般通過拍照采用靜態(tài)識(shí)別，不包含 運(yùn)動(dòng)的信息，所W差分運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的效果也不甚理想；最后，通過訓(xùn)練Ad油oost分類器來識(shí) 別問卷和表格，Ad油oost分類器是機(jī)器學(xué)習(xí)里面的一種訓(xùn)練方法，但該項(xiàng)工作需要大量的 樣本圖片才能確定較好的效果，而且分類器在復(fù)雜環(huán)境下和光照變化較大的情況下，識(shí)別 率較低；對(duì)于圖像標(biāo)定，一般通過檢測(cè)直線的交點(diǎn)來計(jì)算出紙質(zhì)的問卷和表格的四個(gè)角的 坐標(biāo)，然后通過仿射變換來校準(zhǔn)圖片，但在復(fù)雜環(huán)境下，直線檢測(cè)不太穩(wěn)定，并且計(jì)算出來 的角點(diǎn)的坐標(biāo)存在偏差，嚴(yán)重的影響了后續(xù)步驟。另外二維碼識(shí)別的方法來標(biāo)定圖片的方 法，設(shè)定標(biāo)志來標(biāo)定圖片，但對(duì)于問卷和表格，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)顯得太過復(fù)雜，不切實(shí)可行。表格識(shí) 別部分，一般的想法是通過文字識(shí)別來判斷出被選中的選項(xiàng)，但對(duì)于文字的識(shí)別過于復(fù)雜， 現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)文字的識(shí)別率較低，可行性較低。
[0004] 現(xiàn)有專利中，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310455065. 0中國發(fā)明專利，該專利提供了一種表 格識(shí)別方法與系統(tǒng)，但該技術(shù)通過分割出表格的基本圖元，采用無向圖，抽取頁面內(nèi)的圖 像，檢測(cè)水平和垂直直線的交叉點(diǎn)，檢測(cè)交叉點(diǎn)的外包絡(luò)矩陣，將所述分割文本行是否落入 外包絡(luò)矩陣作為局部關(guān)系特征，然后使用聚類和SVM向量機(jī)等機(jī)器學(xué)習(xí)的方法建立表格模 型來識(shí)別表格。該方法只是在整個(gè)文檔中找到表格，而對(duì)于表格中的內(nèi)容沒有做任何的識(shí) 另IJ，類似于對(duì)表格的分割，而且在對(duì)表格的識(shí)別過程中文檔必須豎直放置，對(duì)于文檔旋轉(zhuǎn)和 有遮擋的情況下，識(shí)別率較低。并且該技術(shù)只是純粹的對(duì)表格的識(shí)別，而對(duì)于表格中的內(nèi)容 沒有做任何處理，對(duì)于表格的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的用處不大。
[0005] 基于上述，需要設(shè)計(jì)一種新的識(shí)別方法和系統(tǒng)，來在復(fù)雜環(huán)境先分割出問卷和表 格，并且識(shí)別出表格和問卷中那些被選擇的內(nèi)容W方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，增加實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種快速高效的移動(dòng)設(shè)備問卷和表格數(shù)字 化識(shí)別方法及系統(tǒng)，可W快速而高效的識(shí)別了整個(gè)問卷或者表格，準(zhǔn)確率幾乎達(dá)到百分之 百，方便工作人員對(duì)問卷和表格信息的統(tǒng)計(jì)和錄入。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[000引根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種基于移動(dòng)設(shè)備的問卷和表格數(shù)字化識(shí)別方法，包 括如下步驟：
[0009] 步驟一，問卷或表格的分割：根據(jù)紙質(zhì)問卷或者表格圖片的角點(diǎn)特征，使用 化化riaSDK訓(xùn)練樣本圖片，在復(fù)雜多變的背景中快速高效的分割出問卷或表格；
[0010] 步驟二問卷或表格的校準(zhǔn)；根據(jù)化en化系統(tǒng)中的坐標(biāo)變換，將分割出問卷或表 格的物體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)，并通過仿射變換來校準(zhǔn)各種位置的問卷或表格；
[0011] 步驟S，問卷或表格的識(shí)別對(duì)校準(zhǔn)的問卷或表格進(jìn)行圖像處理，按照順序?qū)⒈碇?的選項(xiàng)數(shù)字化，根據(jù)選擇框中黑色區(qū)域占整個(gè)區(qū)域的比例來判讀該選項(xiàng)是否被選，輸出被 選中的選項(xiàng)的數(shù)字標(biāo)號(hào)；根據(jù)數(shù)字標(biāo)號(hào)和本地建立的問卷或者表格選項(xiàng)內(nèi)容的S化庫，輸 出被選中的選項(xiàng)及內(nèi)容。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟一，具體為；從復(fù)雜背景中分割出問卷，求出問卷或表格的四 個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，首先根據(jù)問卷或表格的角點(diǎn)特征訓(xùn)練出相應(yīng)的庫，然后在移動(dòng)設(shè)備中啟動(dòng) 化化riaSDK使用訓(xùn)練的庫對(duì)問卷或表格進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別過程中采用化en化擅染移動(dòng)設(shè) 備的界面，計(jì)算出問卷或表格的四個(gè)頂點(diǎn)在W問卷或表格為中屯、建立的坐標(biāo)系下的=維坐 標(biāo)。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟二，具體為：將問卷或表格的=維頂點(diǎn)坐標(biāo)通過矩陣變換轉(zhuǎn)換成 移動(dòng)設(shè)備的屏幕坐標(biāo)，即利用化en化中坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，建立模視矩陣（ModelviewMatrix) 和投影矩陣（ProjectionMatrix),并通過視口變換（ViewportTransform)將物體坐標(biāo)系 下的=維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)，然后根據(jù)仿射變換將不同位置的問卷或表格校準(zhǔn)。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟二，包括如下操作步驟：
[0015] 首先得到問卷的頂點(diǎn)坐標(biāo)，即在模型坐標(biāo)系的坐標(biāo)（x"w，y。^Z。^w"w)，照相機(jī)坐 標(biāo)系的坐標(biāo)是由模型坐標(biāo)乘W模視矩陣得：
[0016]
0)
[0017] 眼坐標(biāo)通過乘W投影矩陣得到裁剪坐標(biāo)系下頂點(diǎn)的坐標(biāo)（Xdip，ydip，Ztiip，Wtiip):
[00化]
口）
[0019]將裁減坐標(biāo)系下的坐標(biāo)除WWtiip,即得到歸一化的設(shè)備坐標(biāo)（x"d。，y"d。，，該坐 標(biāo)經(jīng)過平移和縮放就得到屏幕坐標(biāo)，通過視口變換（ViewportTransform)就將該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 成屏幕坐標(biāo)（X，,y，,Z，）；
[0020]
[002U其中（X,y,W,h)是屏幕窗口的起點(diǎn)和大小，（X,y)是屏幕窗口起點(diǎn)的坐標(biāo)，W是屏 幕的寬度，h是屏幕的高度，（n，f)是屏幕的深度范圍，線性情況下n--l，f一 1。
[0022] 通過仿射變換在移動(dòng)設(shè)備屏幕上將在不同位置的問卷或者表格校準(zhǔn)。其中使用的 仿射變換的矩陣為：
[0023]平移變換；將屏幕上點(diǎn)（X，y)平移到點(diǎn)（x+dx，y+dy)，dx是橫坐標(biāo)平移的距離，dy 是縱坐標(biāo)平移的距離，變換矩陣為：
[0024]
(4)
[0025]旋轉(zhuǎn)變換；將屏幕上點(diǎn)（X，y)圍繞遠(yuǎn)點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)0，變換矩陣為；
[0026]
價(jià)
[0027] 縮放變換；將屏幕上點(diǎn)（X，y)的橫坐標(biāo)放大或縮小到原來的SX倍，縱坐標(biāo)放大或 縮小到原來的sy倍，變換矩陣為：
[002引
巧）
[0029] 優(yōu)選地，所述步驟=，具體為：首先將整個(gè)問卷和表格的內(nèi)容數(shù)字化，即按照從上 到下及從左往右的順序建立問卷內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫，W數(shù)字來代表問卷的選項(xiàng)，然后標(biāo)定出每 個(gè)選項(xiàng)的選擇框的位置，將數(shù)據(jù)保存在本地文件中，最后通過自適應(yīng)闊值處理標(biāo)定后的圖 片，通過闊值處理、腐蝕、膨脹、腐蝕等形態(tài)學(xué)操作將圖片二值化，然后計(jì)算每個(gè)選項(xiàng)區(qū)域中 涂黑部分占整個(gè)區(qū)域的比例，若比例大于某一闊值則判定該選項(xiàng)被選擇，輸出代表該選項(xiàng) 的數(shù)字，然后在數(shù)據(jù)庫中匹配出該數(shù)字代表的選項(xiàng)及其內(nèi)容，并輸出結(jié)果。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于移動(dòng)設(shè)備的問卷和表格數(shù)字化識(shí)別系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括：?jiǎn)柧砘虮砀竦姆指畈糠?、校?zhǔn)部分和識(shí)別部分，其中：
[0031] 所述問卷或表格的分割部分：根據(jù)紙質(zhì)問卷或者表格圖片的角點(diǎn)特征，使用 化化riaSDK訓(xùn)練樣本圖片，在復(fù)雜多變的背景中快速高效的分割出問卷或表格；
[0032] 所述問卷或表格的校準(zhǔn)部分；根據(jù)化en化系統(tǒng)中的坐標(biāo)變換，將分割出問卷或表 格的物體坐標(biāo)轉(zhuǎn)