用Python实现答题卡识别！你学会了吗？

答题卡素材图片:

思路

1.读入图片，做一些预处理工作。

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2.进行轮廓检测，然后找到该图片最大的轮廓，就是答题卡部分。

3.进行透视变换，以去除除答题卡外的多余部分，并且可以对答题卡进行校正。

4.再次检测轮廓，定位每个选项。

5.对选项圆圈先按照竖坐标排序，再按照行坐标排序，这样就从左到右从上到下的获得了每个选项轮廓。

6.对每个选项轮廓进行检查，如果某个选项轮廓中的白色点多，说明该选项被选中，否则就是没被选上。细节部分看过程：

1、预处理（去噪，灰度，二值化）

img = cv2.imread("1.png",1)
#高斯去噪
img_gs = cv2.GaussianBlur(img,[5,5],0)
# 转灰度
img_gray = cv2.cvtColor(img_gs,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# 自适应二值化
_,binary_img = cv2.threshold(img_gray,0,255,cv2.THRESH_OTSU|cv2.THRESH_BINARY)
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注：cv2.THRESH_OTSU|cv2.THRESH_BINARY，该参数指的是自适应阈值+反二值化，做自适应阈值的时候阈值要设置为0

2、轮廓检测

# 找轮廓
contours, hierarchy = cv2.findContours(binary_img,cv2.RETR_EXTERNAL,cv2.CHAIN_APPROX_NONE)
# 按照轮廓的面积从大到小排序
cnts = sorted(contours,key = cv2.contourArea,reverse=True)
# 画轮廓
draw_img = cv2.drawContours(img.copy(),cnts[0],-1,(0,255,255),2)
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注：findContours函数，传入的图像应该是二值图像，cv2.RETR_EXTERNAL指的是只检测外部轮廓，cv2.CHAIN_APPROX_NONE指的返回轮廓上的所有点。

这里做轮廓近似的目的是，之前检测到的轮廓看似是一个多边形，其实本质上是只是点集。

cv2.approxPolyDP(contour,epsilon,True)，多边形逼近，第一个参数是点集，第二个参数是精度（原始轮廓的边界点与拟合多边形之间的最大距离），第三个参数指新产生的轮廓是否需要闭合，返回值approxCurve为多边形的点集（按照逆时针排序）。与该函数类似的函数还有cv2.boundingRect（矩形包围框）cv2.minAreaRect（最小包围矩形框），cv2.minEnclosingCircle（最小包围圆形）cv2.filtEllipse（最优拟合椭圆）cv2.filtLine（最优拟合直线），cv2.minEnclosingTriangle（最小外包三角形）

3、透视变换

透视变换的计算步骤：

• 首先获取原图多边形的四个顶点，注意顶点顺序。
• 然后构造原始顶点矩阵。
• 计算矩形长宽，构造变换后的目标矩阵。
• 获取原始矩阵到目标矩阵的透视变换矩阵 5、进行透视变换

4、轮廓检测，检测每个选项

5、画轮廓的外接圆，排序，定位每个选项

# 挑选合适的轮廓
def check(contours):
    ans = []
    for i in contours:
        area = float(cv2.contourArea(i))
        length = float(cv2.arcLength(i,True))
        if area<=0 or length<=0:
            continue
        if area/length >7.05 and area/length<10.5:
            ans.append(i)
    return ans
ans_contours = check(contours)
dst_new = cv2.drawContours(res.copy(),ans_contours,-1,(0,255,255),3  )
imshow(dst_new)
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每个选项按照圆心从左到右，从上到下的顺序保存在了A中。

6、选项检测

思路：对于A中的每个选项圆，计算它有所覆盖的坐标，然后判断这些坐标在二值图像中对应的值，统计白色点的个数， 如果白色点所占的比例比较大的话，说明该选项被选中。

def dots_distance(dot1,dot2):
    #计算二维空间中两个点的距离
    return ((dot1[0]-dot2[0])**2+(dot1[1]-dot2[1])**2)**0.5
def count_dots(center,radius):
    #输入圆的中心点与半径，返回圆内所有的坐标
    dots = []
    for i in range(-radius,radius+1):
        for j in range(-radius,radius+1):
            dot2 = (center[0]+i,center[1]+j)
            if dots_distance(center,dot2) <= radius:
                dots.append(dot2)
    return dots
 
da = []
for i in A:
    dots = count_dots(i[0],i[1])
    all_dots = len(dots)
    whilt_dots = 0
    for j in dots:
        if binary_res[j[1]][j[0]] == 255:
            whilt_dots = whilt_dots+1
    if whilt_dots/all_dots>=0.4:
        da.append(1)
    else:
        da.append(0)
da = np.array(da)
da = np.reshape(da,(5,5))
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这样每个答题卡就转换成了一个二维数组，接下来在做一些简单的收尾工作就可以了。

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