Görüntü işleme tekniklerini kullanarak optik işaret tanıma sistemi

Bu tez, görüntü işleme teknolojisi ile Optik İşaret Tanıma (OİT) sistemi geliştirmeyi amaçlamıştır. Ülkemizde ve dünyadaki eğitim sistemlerinde gerek öğrencilerin başarılarının değerlendirilmesinde gerekse öğrenci seçiminde çoktan seçmeli şıklar içeren optik formlar çok sık kullanılmaktadır. Optik formların optik okuyucu cihazlar sayesinde optik işaret tanıma teknikleri kullanılarak değerlendirilmektedir. Bu tezde, çoktan seçmeli test sınavları cevap kâğıtlarının görüntü işlemeye dayalı okunması için bir sistem tasarımı ve uygulaması ile elde edilen sonuçların değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Sistem, Microsoft Visual Studio 2013 ile Visual Basic (VB) programlama dili kullanılarak geliştirilmiştir. Sınav kâğıtlarının okunması ve değerlendirmesi işlemi eğiticilerin zamanının önemli bir kısmını alan önemli bir aktivitedir. Bu işlemin doğru ve hatasız bir şekilde gerçekleştirilmesi eğitimin değerlendirilmesi açısından son derece önem arz etmektedir. Ayrıca bu sistem yüzlerce veya binlerce optik cevap kâğıtlarının işlenmesi için hızlı bir şekilde işlem yapabilmektedir. Sistemde işaretlenen bir veya birden fazla seçeneği tespit edebilen yöntem kullanılmaktadır. Kullanılan yöntem; optik cevap anahtarı şablonu ve anahtar noktanın (key point) hesaplanmasına dayanmaktadır. OİT, cevap kâğıtlarını ve cevap anahtarı şablonunu tarayıcı yardımıyla bilgisayara aktardıktan sonra oluşan görüntüler, sistem için girdi olarak kullanılmıştır. Bu sistem dört aşamalı olarak çalışmaktadır. İlk aşamada koordinatlar (başlangıç noktasının ve bitiş noktasının çalışma alanı, başlangıç noktasının ve bitiş noktasının uzunluğu ve genişliği, işaretleme alanının ve grup bölgelerinin boyutu) seçilerek şablon oluşturulur. Tüm koordinatlar kaydedilir. İkinci aşama olarak, anahtar nokta algılama algoritması uygulanır. Üçüncü aşama olarak ise optik notun cevap sayfaları otomatik olarak üç ilgi alanına (öğrenci kimliği, öğrenci adı ve çoktan seçmeli sorular) ayrılır ve her bir kabarcık sütun veya satırdaki siyah pikseli projeksiyon profili ve eşik tekniği kullanarak hesaplar. Projeksiyon profili ve eşikler, N-sıra yatay ve N-sütun dikey çizgiler tanımlamak için kullanılır. Yatay çizgiler çoktan seçmeli soruları belirlemek için uygulanabilir ve ardından eşikle (Bernsen'in tekniği kullanılarak) sınıflandırılabilir. Aynı zamanda, dikey çizgi öğrenci kimliğini ve öğrenci adını tanımlamak için uygulanabilir ve daha sonra eşikleme işlemi sınıflandırılabilir. Literatürde yer alan bilimsel çalışmaların birçoğunda karakter sınırını belirleme amacıyla yatay ve dikey projeksiyon profili uygulanmıştır. Bu çalışmada da bir kabarcık sınırını belirlemek için projeksiyon profili uygulanmıştır. Son aşama olan dördüncü aşamada ise sınav kâğıdı önceden kaydedilmiş dosyadaki cevap anahtarı ile karşılaştırılarak ve otomatik olarak doğru cevapların sayısını hesaplayarak her öğrenci için bir istatistik sonuç elde edilir. Bu tez çalışmasında 100'den fazla sınav kâğıdı test edilmiştir. Sonuç olarak, çoktan seçmeli cevap kâğıtlarının beş farklı formatından oluşan alan tespiti için %100 doğruluk oranı sağlanmıştır. Sistemin her bir sınav kâğıdı başına düşen işlem süresi 1 saniyeden azdır. Geliştirilen sistemin performansı, bu konuda yapılmış üç farklı çalışma ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar, işlem sürelerinin başarım karşılaştırılmasına ve doğruluk oranı üzerine odaklanmaktadır. Karşılaştırma işleminde kullanılan tüm test formları, 25-100 arası soru içermektedir. Karşılaştırma sonucu işlem süresi, her bir sınav kâğıdı için 1 saniyeden uzun sürmüştür. Ayrıca işlem sonuçları çalışmaya bağlı olarak %97.6-%100 arasında doğruluk oranı ile gerçekleştirilmiştir. Bu karşılaştırma sonucunda daha doğru olduğu tespit edildi.