Python如何实现答题卡识别并给出分数功能

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  我们需要对图片素材进行灰度化处理、透视变换、轮廓检测、腐蚀膨胀处理、区域分割、边框计算、区域计算。实际上我们是通过像素面积的过滤、填涂区域优化和获取选项坐标来完成答题卡的识别的。
素材：

  那么在获取到答题卡的填涂区域之后就好办了。我们首先分隔答题卡，去除干扰项，然后把不同的区域打上标签。我们的答题卡是自上而下排序的。那么我们获取到的填涂项的x坐标即横坐标就派上了用场。选项A~E一定是占据了五个不同的区域。我们已经为不同区域打上了标签。剩下的就是交给我们的if判断语句了。这时我们已经为填涂项赋上了实际的意义。即从像素坐标转换成了具有实际意义的选项。
  那y坐标就没有用了吗？非也。经过上面的处理我们只是得到了填涂区域对应的选项。但是我们还没有进行排序。大家知道无序的选项是没有意义的。而刚刚我们说了该答题卡的题号顺序是自上而下的。因为我们遍历选项时，是同时得到x、y坐标的，因此我们可以保证得到的坐标是配对的。
  其中横纵坐标分别填入两个list中，然后使用zip方法合并list。这时我们再按照每个list的第二个元素也就是纵坐标进行由小到大的排序，就可以得到正确的顺序。
  这时我们才真正获取到了需要的数据。即考生填涂的选项顺序，我们再新建一个list放正确的答案，与考生的答案进行对比，经计算得出考生的正确率，并给出分数。
  好，思路清晰，上代码！

import cv2
import numpy as np

path = './test_01.png'
img = cv2.imread(path)

imgGray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
imgBlur = cv2.GaussianBlur(imgGray,(3,3),1)
imgCanny = cv2.Canny(imgBlur,100,120)

cv2.imshow("O", imgCanny)

imgContour = img.copy()

cnts = cv2.findContours(imgCanny, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_NONE)[0]
for cnt in cnts:
    area = cv2.contourArea(cnt)
    # 这个输出各个轮廓的面积
    #print(area)
#
if area >= 500:
    cv2.drawContours(imgContour, cnt, -1, (255, 0, 0), 3)
    peri = cv2.arcLength(cnt, True)
    # 找出轮廓的突变值
    approx = cv2.approxPolyDP(cnt, 0.02 * peri, True)
    # approx找到的是一个轮廓有几个突变值，有几个角就会有几个突变值
    # 返回的是一个list，输出他的长度，就可以知道到底有几个角
    #print(approx)
    a1,a2,a3,a4 = list(approx[0][0]),list(approx[1][0]),list(approx[2][0]),list(approx[3][0])

#cv2.imshow("Canny Image",imgContour)

mat1 = np.array([a1,a2,a3,a4],dtype=np.float32)

#透视变换
#计算矩形宽高
width = 402#int(((a4[0]-a1[0])+(a3[0]-a2[0]))/2)
height = 518#int(((a2[1]-a1[1])+(a3[1]-a4[1]))/2)

#计算还原后的坐标
new_a1 = [0,0]
new_a2 = [0,height]
new_a3 = [width,height]
new_a4 = [width,0]

mat2 = np.array([new_a1,new_a2,new_a3,new_a4],dtype=np.float32)
#计算变换矩阵
mat3 = cv2.getPerspectiveTransform(mat1,mat2)

#进行透视变换
res = cv2.warpPerspective(imgCanny,mat3,(width,height))
res1 = cv2.warpPerspective(img,mat3,(width,height))

imgxx = cv2.cvtColor(res1,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
binary = cv2.threshold(imgxx,0,255,cv2.THRESH_BINARY_INV | cv2.THRESH_OTSU )[1]
#变换完成
#cv2.imshow("Output",res1)

cntss = cv2.findContours(res, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_NONE)[0]
for cnt1 in cntss:
    area1 = cv2.contourArea(cnt1)
    # 这个输出各个轮廓的面积
    #print(area)
#
    if area1 >= 1500 and area1<=1700:
        #把圆的轮廓画成黑色
        cv2.drawContours(binary, cnt1, -1, (0, 0, 0), 10)

        kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)
        imgDialation = cv2.dilate(binary, kernel, iterations=1)

cv2.imshow("Out", imgDialation)

cntsss = cv2.findContours(imgDialation, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_NONE)[0]

l1 = []
l2 = []
l3 = ['B','E','A','D','B']

for cnt2 in cntsss:
    area2 = cv2.contourArea(cnt2)
            #print(area)

    if area2 <= 1200 and 800<=area2:
                #cv2.drawContours(res1, cnt, -1, (0, 255, 0), 5)
                #轮廓长
        peri = cv2.arcLength(cnt2, True)
                # 找出轮廓的突变值
        approx1 = cv2.approxPolyDP(cnt2, 0.02 * peri, True)

        x, y, w, h = cv2.boundingRect(approx1)
                #外接矩形
        #print(x+w//2,y+h//2)

        m = x+w//2
        n = y+h//2
        l1.append(m)
        l2.append(n)
        #拼接两个一维列表，使x,y坐标配对。
        mix1 = list(zip(l1,l2))
        #按列表第二个元素升序，即按y值由小到大排列。
        #这是我们得到的答案为正确顺序。
        mix1.sort(key=lambda x: x[1])

        if 400>x>80 and 50<y<350:
            cv2.rectangle(res1, (x, y), (x + w, y + h), (0, 0, 255), 2)
            #圆心
            # (图像，x.y位置，半径，颜色，轮廓粗细)
            cv2.circle(res1, (x+w//2,y+h//2), 1, (255, 0, 0), 5)

l4 = []
for i in mix1:
    if 75 < i[0] < 130:
        print("A")
        l4.append('A')
    elif 130 < i[0] < 185:
        print("B")
        l4.append('B')
    elif 185 < i[0] < 240:
        print("C")
        l4.append('C')
    elif 240 < i[0] < 295:
        print("D")
        l4.append('D')
    elif 295 < i[0] < 350:
        print("E")
        l4.append('E')

print('正确答案：',l3)
print('考生答案',l4)


h = 0
for i in range(0, len(l3)):
    if l3[i] == l4[i]:
        h=h+1
print('得分:',str(h/5*100)+'分')

cv2.imshow("cc Image",res1)

cv2.imshow("dd Image",binary)

cv2.waitKey(0)

运行结果：

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