一种答题卡条码识别方法及系统与流程

1.本发明涉及答题卡自动处理领域，特别是一种答题卡条码识别方法及系统。


背景技术：

2.在考试阅卷中，用扫描仪扫描答题卡后通过图像识别来进行阅卷，是提高阅卷工作效率的主要方式之一。传统的答题卡上贴有学生准考证号的条码，通常条码标签是由热敏标签打印机打印，由于高质量热敏标签打印机在设备及标签纸耗材上价格较高，根据不同的需求，市场中存在大量非工业级热敏标签打印机，用于准考证条码的打印。这种热敏打印机在使用过程中存在使用质量不一致的标签纸、打印头残留灰尘及污点未清洁、打印标签时采用了不同的第三方软件等问题，打印大量考生准考证号条码时不可避免会造成准考证条码印刷出现缝隙残缺、印刷不清晰有噪点、打印条码过宽或太细等问题。造成高速扫描答题卡过程中无法高效准确的识别准考证号条码。导致未识别的条码可能需要人工检查后手动输入，这个过程会大大降低答题卡扫描的效率，增加学校阅卷工作量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种答题卡条码识别方法及系统，大大提高了考生答题卡条码识别率。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种答题卡条码识别方法，包括以下步骤：
6.s1：根据答题卡识别模板转正考生答题卡扫描图像；
7.s2：根据答题卡识别模板从转正后的考生答题卡扫描图像中读取准考证号条码图像；
8.s3：对所述准考证号条码图像进行首次条码识别；
9.s4：如果首次条码识别失败，则对所述准考证号条码图像获取条码区域原始图像并对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理；并在多级缩放图像处理过程中对经各级缩放图像处理的条码区域原始图像进行再次条码识别，条码识别成功，则输出条码识别结果。
10.进一步，所述步骤s1包括以下子步骤：
11.s101：根据答题卡识别模板的宽高尺寸或宽高比在考生答题卡扫描图像的平面上旋转考生答题卡扫描图像，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的宽高方向一致；
12.s102：对考生答题卡扫描图像进行缩放，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的像素大小一致；
13.s103：根据答题卡识别模板中的正反面标记对考生答题卡扫描图像进行调整，使得考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的文字方向一致。
14.进一步，所述步骤s103包括以下子步骤：
15.s10301：在考生答题卡扫描图像的平面上对考生答题卡扫描图像旋转180度得到第二扫描图像，根据答题卡识别模板中的正反面标记的区域坐标，对考生答题卡扫描图像
与第二扫描图像截取得到多个疑似标记图像；
16.s10302：将多个疑似标记图像与答题卡识别模板中的正反面标记的标记图像进行比对，在多个疑似标记图像中确定实际标记图像，并根据实际标记图像确定考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置；
17.s10303：根据考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置判断是否需要旋转考生答题卡扫描图像并对考生答题卡扫描图像作出相应调整。
18.进一步，所述步骤s10302中通过对比疑似标记图像与答题卡识别模板中的正反面标记的标记图像的相似度来确定实际标记图像。
19.进一步，所述步骤s2包括以下子步骤：
20.s201：根据答题卡识别模板中的准考证号条码区域坐标，从转正后的考生答题卡扫描图像中截取准考证号条码区域图像。
21.s202：自准考证号条码区域图像中去掉条码四周的框线；
22.s203：自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取准考证号条码图像；
23.进一步，所述步骤s202包括以下步骤：
24.s20201：对准考证号条码区域图像进行噪声消除处理；
25.s20202：对噪声消除处理后的准考证号条码区域图像进行二值化处理；
26.s20203：对经二值化处理的准考证号条码区域图像进行先膨胀再腐蚀的处理；
27.进一步，所述步骤s203包括以下子步骤：
28.s20301：自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取条码区域坐标；
29.s20302：根据条码区域坐标提取得到准考证号条码图像。
30.进一步，所述步骤s20301通过查找轮廓方法自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取条码区域坐标。
31.进一步，所述多级缩放图像处理包括以下步骤：
32.1)将条码区域原始图像进行宽度拉伸2倍像素，高度拉升4倍像素的大小缩放处理；
33.2)将条码区域原始图像进行宽度拉伸0.7倍像素的大小缩放处理后输出，再将输出结果宽度拉伸2倍像素，高度拉升3倍像素的大小缩放处理；
34.3)将条码区域原始图像进行宽度和高度分别拉伸2倍像素的大小缩放处理；
35.一种答题卡条码识别系统，用于实现上述一种答题卡条码识别方法，包括扫描仪与数据处理器，所述扫描仪对考生答题卡扫描得到考生答题卡扫描图像，所述数据处理器对考生答题卡扫描图像完成答题卡条码识别。
36.本发明的有益效果是：
37.通过转正考生答题卡扫描图像、以及首次识别失败后对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理，大大提高了考生答题卡条码识别率，解决了答题卡条码印刷不佳导致的识别效果差的问题。
附图说明
38.图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
39.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
41.实施例一：
42.如图1所示，一种答题卡条码识别方法，包括以下步骤：
43.s1：根据答题卡识别模板转正考生答题卡扫描图像；
44.所述步骤s1包括以下子步骤：
45.s101：根据答题卡识别模板的宽高尺寸或宽高比在考生答题卡扫描图像的平面上旋转考生答题卡扫描图像，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的宽高方向一致；
46.根据答题卡识别模板的图像宽高方向，旋转自扫描仪读取到的考生答题卡扫描图像，以调整考生答题卡扫描图像的宽高方向，使其与答题卡识别模板的图像宽高方向一致；
47.s102：对考生答题卡扫描图像进行缩放，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的像素大小一致；
48.将考生答题卡扫描图像缩放到与答题卡识别模板的宽度和高度像数大小一致；
49.s103：根据答题卡识别模板中的正反面标记对考生答题卡扫描图像进行调整，使得考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的文字方向一致；
50.s10301：在考生答题卡扫描图像的平面上对考生答题卡扫描图像旋转180度得到第二扫描图像，根据答题卡识别模板中的正反面标记的区域坐标，对考生答题卡扫描图像与第二扫描图像截取得到多个疑似标记图像；
51.考生答题卡扫描图像只包括正面的图像时，截取到的疑似标记图像有两个。
52.考生答题卡扫描图像包括正反两面的图像时，截取到的疑似标记图像有四个。截取考生答题卡正反面图像中当前旋转方向和旋转180度方向后的同一个坐标区域图像，得到正面和反面共4个区域的图像数据(即为疑似标记图像)；
53.s10302：将多个疑似标记图像与答题卡识别模板中的正反面标记的标记图像进行比对，在多个疑似标记图像中确定实际标记图像，并根据实际标记图像确定考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置；
54.所述步骤s10302中通过对比疑似标记图像与答题卡识别模板中的正反面标记的标记图像的相似度来确定实际标记图像。
55.考生答题卡扫描图像只包括正面的图像时，将相似度最高的疑似标记图像确定为实际标记图像。
56.考生答题卡扫描图像包括正反两面的图像时，将相似度较高的两个疑似标记图像确定为实际标记图像。
57.根据实际标记图像与考生答题卡扫描图像的对应关系，确定考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置。
58.s10303：根据考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置判断是否需要旋转考生答题卡扫描图像并对考生答题卡扫描图像作出相应调整。
59.通过调整，将考生答题卡扫描图像旋转到与答题卡识别模板图像一致(即文字方向一致)的方向。
60.所述步骤s103通过根据答题卡识别模板中的正反面标记在考生答题卡扫描图像中查找，得到考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置(即坐标信息)，再将查找到的正反面标记坐标信息通过仿射变换，转正考生答题卡扫描图像，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的图像坐标位置完全一致。
61.s2：根据答题卡识别模板从转正后的考生答题卡扫描图像中读取准考证号条码图像；
62.s201：根据答题卡识别模板中的准考证号条码区域坐标，从转正后的考生答题卡扫描图像中截取准考证号条码区域图像。
63.s202：自准考证号条码区域图像中去掉条码四周的框线；
64.实线或虚线黑边框。
65.在答题卡正面右上角区域通常印刷有一个矩形的虚线或实线黑边框，作为条码标签粘贴区域。按规定准考证号条码标签只能粘贴在该矩形区域中，由于矩形区域的边框通常由虚线或实线绘制，不可避免会干扰到条码识别。尤其是实线边框会对条码识别造成严重影响，所以需要通过步骤s202执行以下条码检测算法来去掉条码四周的框线。
66.所述步骤s202包括以下步骤：
67.s20201：对准考证号条码区域图像进行噪声消除处理；
68.所述步骤s20201对准考证号条码区域图像采用kernel等于3的opencv图像处理库gaussianblur高斯滤波方法和kernel等于3的opencv图像处理库blur均值滤波方法处理实现，经处理后得到消除噪声的图像输出；
69.s20202：对噪声消除处理后的准考证号条码区域图像进行二值化处理；
70.所述步骤s20202的二值化处理操作为进行opencv图像处理库threshold二值化方法处理，经处理后得到高对比度的图像输出；
71.s20203：对经二值化处理的准考证号条码区域图像进行先膨胀再腐蚀的处理；
72.所述步骤s20203中采用kernel等于7的opencv图像处理库morphologyex闭运算方法实现，处理完成后，条码四周的框线(即虚线或实线边框)将被去掉；
73.s203：自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取准考证号条码图像；
74.所述步骤s203包括以下子步骤：
75.s20301：自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取条码区域坐标；
76.条码区域坐标为矩形区域坐标；
77.所述步骤s20301通过查找轮廓方法自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取条码区域坐标。
78.由于步骤s202完成了框线的去除，则提取到的轮廓区域坐标对应的准考证号条码边界没有虚线或实线边框。
79.所述查找轮廓方法依次包括以下步骤：
80.(1)对去掉框线的准考证号条码区域图像进行腐蚀操作；
81.所述腐蚀操作采用kernel等于20的opencv图像处理库erode腐蚀方法实现；
82.(2)对经腐蚀操作的准考证号条码区域图像进行膨胀操作；
83.所述膨胀操作采用kernel等于7的opencv图像处理库dilate膨胀方法实现；
84.(3)对经膨胀操作的准考证号条码区域图像通过轮廓提取方法获取条码区域坐标；
85.所述条码区域坐标为面积最大的轮廓区域坐标；该区域坐标即为不含条码四周有实线或虚线边框的实际更准确的条码位置矩形坐标区域；
86.所述步骤(3)通过opencv图像处理库中的findcontours轮廓提取方法实现。
87.s20302：根据条码区域坐标提取得到准考证号条码图像；
88.s3：对所述准考证号条码图像进行首次条码识别；
89.调用开源条码识别库完成首次识别；
90.s4：如果首次条码识别失败，则对所述准考证号条码图像获取条码区域原始图像并对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理；并在多级缩放图像处理过程中对经各级缩放图像处理的条码区域原始图像进行再次条码识别，条码识别成功，则输出条码识别结果。
91.再次条码识别亦调用开源条码识别库进行识别；
92.首次条码识别失败包括未识别到条码。
93.对未识别的条码区域图像进行不同宽高比例的缩放图像处理；
94.步骤s4中首先判断首次条码识别是否成功；然后对首次条码识别失败的准考证号条码图像进行多级缩放图像处理。
95.所述多级缩放图像处理包括以下步骤：
96.1)将条码区域原始图像进行宽度拉伸2倍像素，高度拉升4倍像素的大小缩放处理；
97.通过步骤1)，得到一个整体条形更细，同时因图像拉伸的模糊结果，而产生的具有一定降噪效果的条码图像；
98.2)将条码区域原始图像进行宽度拉伸0.7倍像素的大小缩放处理后输出，再将输出结果宽度拉伸2倍像素，高度拉升3倍像素的大小缩放处理；
99.通过步骤2)得到一个因图像缩放拉伸的模糊结果，而产生的具有一定印刷缝隙残缺模糊修复效果和一定降噪效果的条码图像；
100.3)将条码区域原始图像进行宽度和高度分别拉伸2倍像素的大小缩放处理；
101.得到一个整体条行更粗的条码图像，同时因图像拉伸的模糊结果，而产生的具有一定的降噪效果的条码图像；
102.所述答题卡识别模板的创建方法包括以下步骤：
103.①
扫描一张空白答题卡作为模板识别背景图像；
104.通过扫描仪扫描一张空白的答题卡，得到答题卡的图像数据用作模板识别背景图像；
105.②
在模板识别背景图像中框选关键识别图像坐标区域；
106.通过预览模板识别背景图像来框选模板识别背景图像的关键识别图像坐标区域；
107.所述关键识别图像坐标区域包括定位点标记、正反面标记、准考证号条码区域、客观题识别区域等；
108.③
保存模板识别背景图像和关键识别图像坐标区域；
109.即可完成答题卡识别模板的创建。
110.一种答题卡条码识别系统，用于实现上述一种答题卡条码识别方法，包括扫描仪与数据处理器，所述扫描仪对考生答题卡扫描得到考生答题卡扫描图像，所述数据处理器对考生答题卡扫描图像完成答题卡条码识别。
111.通过转正考生答题卡扫描图像、以及首次识别失败后对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理，大大提高了考生答题卡条码识别率，解决了答题卡条码印刷不佳导致的识别效果差的问题。
112.针对答题卡条码印刷不佳导致的缝隙残缺、印刷不清晰、有噪点、打印条码过宽或太细的问题，使用极短的图像处理时间，大大提高了开源条码识别库识别答题卡扫描图像中有损条码的识别率。
113.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种答题卡条码识别方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：根据答题卡识别模板转正考生答题卡扫描图像；s2：根据答题卡识别模板从转正后的考生答题卡扫描图像中读取准考证号条码图像；s3：对所述准考证号条码图像进行首次条码识别；s4：如果首次条码识别失败，则对所述准考证号条码图像获取条码区域原始图像并对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理；并在多级缩放图像处理过程中对经各级缩放图像处理的条码区域原始图像进行再次条码识别，条码识别成功，则输出条码识别结果。2.根据权利要求1所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下子步骤：s101：根据答题卡识别模板的宽高尺寸或宽高比在考生答题卡扫描图像的平面上旋转考生答题卡扫描图像，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的宽高方向一致；s102：对考生答题卡扫描图像进行缩放，使考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的像素大小一致；s103：根据答题卡识别模板中的正反面标记对考生答题卡扫描图像进行调整，使得考生答题卡扫描图像与答题卡识别模板的文字方向一致。3.根据权利要求2所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s103包括以下子步骤：s10301：在考生答题卡扫描图像的平面上对考生答题卡扫描图像旋转180度得到第二扫描图像，根据答题卡识别模板中的正反面标记的区域坐标，对考生答题卡扫描图像与第二扫描图像截取得到多个疑似标记图像；s10302：将多个疑似标记图像与答题卡识别模板中的正反面标记的标记图像进行比对，在多个疑似标记图像中确定实际标记图像，并根据实际标记图像确定考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置；s10303：根据考生答题卡扫描图像中正反面标记的位置判断是否需要旋转考生答题卡扫描图像并对考生答题卡扫描图像作出相应调整。4.根据权利要求3所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s10302中通过对比疑似标记图像与答题卡识别模板中的正反面标记的标记图像的相似度来确定实际标记图像。5.根据权利要求1所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下子步骤：s201：根据答题卡识别模板中的准考证号条码区域坐标，从转正后的考生答题卡扫描图像中截取准考证号条码区域图像。s202：自准考证号条码区域图像中去掉条码四周的框线；s203：自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取准考证号条码图像。6.根据权利要求5所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s202包括以下步骤：s20201：对准考证号条码区域图像进行噪声消除处理；s20202：对噪声消除处理后的准考证号条码区域图像进行二值化处理；s20203：对经二值化处理的准考证号条码区域图像进行先膨胀再腐蚀的处理。
7.根据权利要求5所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s203包括以下子步骤：s20301：自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取条码区域坐标；s20302：根据条码区域坐标提取得到准考证号条码图像。8.根据权利要求7所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述步骤s20301通过查找轮廓方法自去掉框线的准考证号条码区域图像中提取条码区域坐标。9.根据权利要求1所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：所述多级缩放图像处理包括以下步骤：1)将条码区域原始图像进行宽度拉伸2倍像素，高度拉升4倍像素的大小缩放处理；2)将条码区域原始图像进行宽度拉伸0.7倍像素的大小缩放处理后输出，再将输出结果宽度拉伸2倍像素，高度拉升3倍像素的大小缩放处理；3)将条码区域原始图像进行宽度和高度分别拉伸2倍像素的大小缩放处理。10.一种答题卡条码识别系统，用于实现权利要求1-9中任一权利要求所述的一种答题卡条码识别方法，其特征在于：包括扫描仪与数据处理器，所述扫描仪对考生答题卡扫描得到考生答题卡扫描图像，所述数据处理器对考生答题卡扫描图像完成答题卡条码识别。

技术总结
本发明涉及一种答题卡条码识别方法及系统，一种答题卡条码识别方法包括以下步骤：S1：根据答题卡识别模板转正考生答题卡扫描图像；S2：根据答题卡识别模板从转正后的考生答题卡扫描图像中读取准考证号条码图像；S3：对所述准考证号条码图像进行首次条码识别；S4：如果首次条码识别失败，则对所述准考证号条码图像获取条码区域原始图像并对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理；并在多级缩放图像处理过程中对经各级缩放图像处理的条码区域原始图像进行再次条码识别，条码识别成功，则输出条码识别结果。通过转正考生答题卡扫描图像、以及首次识别失败后对条码区域原始图像进行多级缩放图像处理，大大提高了考生答题卡条码识别率。识别率。识别率。


技术研发人员：易洪宇 唐晋义 李森
受保护的技术使用者：四川生学教育科技有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/14