基于机器视觉的作业批改系统研究及其嵌入式实现

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在教育领域中人工智能应用愈加广泛,作业在教学过程中起到重要的作用,当前作业批改存在着重复劳动、效率低下等诸多问题,这种传统的批改作业方式占据了老师宝贵的时间。本文设计一种作业批改视觉系统,将人工智能应用到教育领域中,改变老师传统的批改作业方式,实现自动批改数学算式作业的任务。本系统可以协助老师和家长完成繁重和重复的作业批改和检查工作,提高工作效率。
  针对作业批改的设计要求,主要对字符识别技术进行了深入研究,采取的设计方案为:针对作业批改系统的特点,先基于OpenCV函数库在PC平台上完成图像处理与字符识别相关算法设计。实现基本功能后为增强该系统的实用性,通过系统集成设计将其移植到嵌入式平台上,并开展系统测试和优化工作。具体的实现方法和技术路线如下:首先,对图像进行预处理操作,完成字符归一化处理,为字符识别做准备,对涉及的关键技术及算法进行了研究。其次,根据印刷体和手写体字符的特性,采用支持向量机作为字符识别的算法,为提高字符识别准确率,设计了SVM分类器并优化分类器参数选取,实现了基于MFC框架的系统软件设计。最后,选取树莓派作为硬件平台,开展嵌入式软件运行环境搭建和Qt人机交互界面设计,完成交叉编译及程序移植,构建了一个嵌入式平台的基于机器视觉的作业批改系统。系统测试证明,该系统能够完成算式批改要求,并且批改准确率高、运行速度快、具有实用性。
  本文设计的系统在混合字符识别方面具有较高的准确率,对算式批改有较理想的效果,使用方便、灵活,能够满足在教育工作的应用需求。本课题针对作业批改取得的研究成果,对于人工智能在教育领域的推广具有重要的实践意义和参考价值。
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