Khóa luận Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm

SV ne t.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM NGUYỄN QUỐC BẢO - NGUYỄN PHÚ CƯỜNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ VÀ CHẤM ĐIỂM TỰ ĐỘNG BIỂU MẪU THI TRẮC NGHIỆM KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC TP. HCM, 2005 SV ne t.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM NGUYỄN QUỐC BẢO - 0112172 NGUYỄN PHÚ CƯỜNG - 0112177 PHẦN MỀM THIẾT KẾ VÀ CHẤM ĐIỂM TỰ ĐỘNG BIỂU MẪU THI TRẮC NGHIỆM KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Th.s TRẦN ĐỨC DUẨN NIÊN KHÓA 2001 - 2005 SV ne t.vn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... SV ne t.vn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... SV ne t.vn LỜI CẢM ƠN [\ Chúng em xin cảm ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM đã tạo rất nhiều điều kiện thuận lợi cho chúng em thực hiện đề tài này. Chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Trần Đức Duẩn, người đã luôn tận tình chỉ bảo và hướng dẫn nhóm chúng em trong suốt thời gian nghiên cứu vừa qua. Bên cạnh đó, chúng em cũng rất cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa đã tận tình giảng dạy và trang bị cho chúng em thật nhiều kiến thức bổ ích trong các năm học vừa qua, góp phần rất lớn vào việc nghiên cứu thành công luận văn này. Ngoài ra cũng xin được gửi lời cảm ơn đến hai bạn Phạm Thị Minh Chung (0112054) và Nguyễn Ngọc Duy Quang (0112194) trong việc đã hỗ trợ các trang thiết bị cần thiết cho quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng, chúng em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ chúng em, các bậc sinh thành đã có công nuôi dưỡng và dạy dỗ cho chúng em đến ngày hôm nay, những người đã luôn hết lòng tận tụy chăm sóc, ủng hộ và động viên chúng em trong lúc khó khăn cũng như trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Dù đã cố gắng hoàn thành thật tốt luận văn trong phạm vi yêu cầu, nhưng chúng em biết có những thiếu sót chắc chắn không thể tránh khỏi. Chúng em mong sẽ nhận được sự thông cảm và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và các bạn. TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2005 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Phú Cường - Nguyễn Quốc Bảo SV ne t.vn Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm - 1 - MỤC LỤC W X MỤC LỤC..................................................................................................................1 DANH MỤC CÁC HÌNH .........................................................................................5 DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................7 LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................9 Chương 1: TỔNG QUAN.......................................................................................11 1.1 Yêu cầu thực tế và lý do thực hiện đề tài: .......................................................11 1.2 Mục tiêu của đề tài:.........................................................................................12 1.3 Giải pháp hiện có: ...........................................................................................12 1.4 Hướng tiếp cận của luận văn ..........................................................................13 1.5 Nội dung thực hiện của đề tài: ........................................................................14 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...........................................................................16 2.1 Lý thuyết cho phần thiết kế biễu mẫu thi trắc nghiệm: ...................................17 2.1.1 Phân tích các thành phần trên biểu mẫu trắc nghiệm: ..............................17 2.1.2 Tổ chức dữ liệu để biểu diễn và lưu trữ biểu mẫu....................................22 2.2 Lý thuyết cho phần chấm điểm tự động: .........................................................24 2.2.1 Tóm tắt quá trình thực hiện của phần chấm điểm tự động .......................24 2.2.2 Sơ Lược Các Lý Thuyết Về Xử Lý Ảnh Và Nhận Dạng .........................27 2.2.2.1 Xử lý ảnh:...........................................................................................27 2.2.2.1.1 Các thao tác xử lý ảnh cơ bản: ...................................................27 2.2.2.1.2 Tô màu bằng thuật toán dựa theo dòng quét cải tiến ................28 2.2.2.2 Nhận dạng: .........................................................................................32 2.2.2.2.1 Nhận dạng bốn góc của bài thi bằng thuật toán Hough Transform..................................................................................................32 2.2.2.2.2 Kiểm tra vùng tô ........................................................................39 2.2.2.2.3 Mạng nơ ron và ứng dụng vào nhận dạng chữ viết tay in..........42 Chương 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH...........................................................45 3.1 PHÂN TÍCH: ...................................................................................................45 3.2 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU:....................................................................................46 3.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH USE-CASE:...............................................................47 3.3.1 Xác định Actor và Use-Case: ...................................................................47 3.3.2 Mô hình Use-case: ....................................................................................47 3.3.3 Đặc tả Use-case: .......................................................................................48 3.3.3.1 THIETKEBIEUMAU:.......................................................................48 3.3.3.1.1 TAOMOI:...................................................................................49 3.3.3.1.2 SUABIEUMAU:........................................................................49 3.3.3.1.3 CHONDOITUONG: ..................................................................50 SV ne t.vn Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm - 2 - 3.3.3.1.4 THEMDOITUONGCOBAN: ....................................................50 3.3.3.1.4 THEMDOITUONGDOHOA:....................................................50 3.3.3.1.5 XOADOITUONG:.....................................................................51 3.3.3.1.6 CAPNHATDOITUONG:...........................................................51 3.3.3.2 SOANDAPAN:..................................................................................52 3.3.3.2.1 THEMDAPAN: .........................................................................53 3.3.3.2.2 CAPNHATDAPAN:..................................................................53 3.3.3.2.3 XOADAPAN: ............................................................................54 3.3.3.3 CHAMDIEM: ....................................................................................54 3.3.3.4 QUANLYKYTHI: .............................................................................55 3.3.3.4.1 THEMKYTHI:...........................................................................56 3.3.3.4.2 CAPNHATKYTHI: ...................................................................56 3.3.3.4.3 XOAKYTHI: .............................................................................57 3.3.3.5 QUANLYTHISINH:..........................................................................57 3.3.3.5.1 THEMTHISINH: .......................................................................58 3.3.3.5.2 CAPNHATTHISINH:................................................................58 3.3.3.5.3 XOATHISINH:..........................................................................59 3.3.3.6 QUANLYMONHOC:........................................................................60 3.3.3.6.1 THEMMONHOC: .....................................................................60 3.3.3.6.2 CAPNHATMONHOC:..............................................................61 3.3.3.6.3 XOAMONHOC: ........................................................................61 3.3.3.7 QUANLYBAILAM:..........................................................................62 3.3.3.6.1 THEMMONHOC: .....................................................................63 3.3.3.6.2 CAPNHATMONHOC:..............................................................63 3.3.3.6.3 XOAMONHOC: ........................................................................63 3.4 SƠ ĐỒ LỚP:....................................................................................................64 3.4.1 Sơ đồ: ........................................................................................................64 3.4.2 Mô tả một số lớp chính:............................................................................67 3.4.2.1 Lớp Entity: .........................................................................................67 3.4.2.2 Lớp Text:............................................................................................68 3.4.2.3 Lớp TextCell: .....................................................................................69 3.4.2.4 Lớp TextField: ...................................................................................70 3.4.2.5 Lớp ChoiceElement: ..........................................................................71 3.4.2.6 Lớp Choice:........................................................................................72 3.4.2.7 Lớp AnswerCell: ................................................................................72 3.4.2.8 Lớp AnswerSheet:..............................................................................74 3.4.2.9 Lớp Line:............................................................................................75 3.4.2.10 Lớp Rect:..........................................................................................76 3.4.2.11 Lớp Ellipse: ......................................................................................77 3.4.2.12 Lớp ImageObj: .................................................................................78 3.4.2.13 Lớp Page: .........................................................................................78 3.4.2.14 Lớp Key: ..........................................................................................79 3.4.2.15 Lớp AnswerKey:..............................................................................80 SV ne t.vn Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm - 3 - 3.4.2.16 Lớp Rate:..........................................................................................81 3.4.2.17 Lớp Estimation:................................................................................81 3.4.2.18 Lớp Sentence:...................................................................................82 3.4.2.19 Lớp Answer:.....................................................................................83 3.4.2.20 Lớp Recognition: .............................................................................83 3.5 Thiết kế cơ sở dữ liệu: .....................................................................................84 3.5.1 Sơ đồ: ........................................................................................................84 3.5.2 Mô tả các bảng:.........................................................................................85 3.5.2.1 MauThi:..............................................................................................85 3.5.2.2 KyThi: ................................................................................................89 3.5.2.3 MonThi: .............................................................................................89 3.5.2.4 DeThi: ................................................................................................90 3.5.2.5 BaiLam:..............................................................................................91 3.5.2.6 ThiSinh:..............................................................................................92 3.6 Thiết kế giao diện một số màn hình chính: .....................................................92 3.6.1 Màn hình thiết kế biểu mẫu: .....................................................................92 3.6.2 Màn hình chấm điểm: ...............................................................................93 3.7 Cài đặt: ............................................................................................................94 Chương 4: THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VÀ TỔNG KẾT..............................95 4.1 Thực nghiệm:...................................................................................................95 4.2 Kết quả.............................................................................................................95 4.2.1 Phần thiết kế các biểu mẫu: ......................................................................95 4.2.2 Phần chấm điểm tự động: .......................................................................100 4.3 Đánh giá ........................................................................................................101 4.4 Kết luận .........................................................................................................102 4.5 Hướng phát triển:..........................................................................................102 PHỤ LỤC...............................................................................................................104 PL.1 Các thao tác xử lý ảnh cơ bản:...................................................................104 PL.1.1 Làm xám ảnh:......................................................................................104 PL.1.2 Chuyển sang ảnh nhị phân ...................................................................106 PL.1.3 Xoay ảnh. .............................................................................................108 PL.1.4 Biến đổi tỉ lệ ảnh (Scale)......................................................................110 PL.2 Lý thuyết về mạng nơron ............................................................................111 PL.2.1 Đặt vấn đề ............................................................................................111 PL.2.2 Định nghĩa............................................................................................111 PL.2.3 Sơ lược cấu tạo của mạng nơron..........................................................111 PL.2.4 Quá trình ánh xạ và quá trình học của mạng nơ ron ............................112 PL.2.4.1 Quá trình ánh xạ ............................................................................112 PL.2.4.2 Quá trình học .................................................................................113 PL.2.4.3 Lan truyền ngược sai số ................................................................114 PL.2.5 Hàm truyền...........................................................................................115 PL.2.6 Khởi tạo trọng ......................................................................................116 SV ne t.vn Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm - 4 - PL.2.7 Vấn đề quá khớp ..................................................................................116 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................118 SV ne t.vn Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm - 5 - DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2-1: Mô hình chung cho toàn bộ phần mềm ...............................................16 Hình 2-2 : Mẫu bài thi TOEFL..............................................................................18 Hình 2-3: Mẫu thi của kỳ thi sát hạch Nhật Bản .................................................19 Hình 2-4: Phần văn bản trong đề thi mẫu ............................................................20 Hình 2-5: Phần ghi tên thí sinh trong đề thi mẫu ................................................21 Hình 2-6: Phần ghi mã số thí sinh trong đề thi mẫu............................................21 Hình 2-7: Phần lựa chọn giới tính trong đề thi mẫu............................................21 Hình 2-8: Phần trả lời câu hỏi của thí sinh trong đề thi mẫu .............................22 Hình 2-9: Sơ đồ tóm tắt quá trình chấm thi .........................................................27 Hình 2-10: quá trình thực hiện của thuật toán tô màu dựa theo đường biên ...29 Hình 2-11..................................................................................................................30 Hình 2-12..................................................................................................................31 Hình 2-13..................................................................................................................31 Hình 2-14..................................................................................................................32 Hình 2-15..................................................................................................................35 Hình 2-16..................................................................................................................36 Hình 2-17..................................................................................................................37 Hình 2-18..................................................................................................................37 Hình 2-19: khi chưa được tô ..................................................................................39 Hình 2-20: các dạng sau khi đã tô .........................................................................39 Hình 2-21: ảnh cần kiểm tra tô được phân thành 3 vùng ...................................40 Hình 2-22: cấu tạo của mạng nơ ron được áp dụng cho đề tài ...........................43 Hình 3-1: Mô hình Use-Case ......................................................................