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作业图形拓扑关系识别技术的研究与开发

燕永军  
【摘要】: 作业是教学过程中的一个重要环节,现代教育技术的迅猛发展以及传统作业技术手段的落后使得作业环节技术手段亟待改革。远程作业系统在作业技术手段改革方面进行了有益的尝试,解决了数学表达式的自动识别和批改的难题。然而,对于理工科专业基础课程中大量出现的图形作业题目的批改而言,作业系统依然无能为力。针对这一现状,本论文对作业图形自动批改的相关问题进行了深入的研究。 作业图形是学生解题过程中根据题意大致绘制的简略图形,具有很大的随意性和不规范性。论文分析归纳了作业图形识别技术不同于与其他工程制图类图形识别技术的特殊性:1)识别对象的模糊性;2)识别技术的学科独立性;3)作业图形与数理逻辑的相关性。由于以上这些特殊性和作业图形本身的“无固定起点,无精确坐标,无统一比例”的“三无”特点,使得作业图形的识别方法不同于精确图形的识别方法,只能是基于图形定性描述基础上的相似识别。本论文对作业图形的定性相似识别中的一些关键性问题进行了研究,取得的成果主要有: 1)建立了作业图形定性描述模型GQD。本论文通过提取作业图形的图形类别、图形属性、相邻属性(位置关系,拓扑关系)实现了对作业图形的定性特征的完整和有效的描述。 2)设计了针对作业图形的消噪机制。作业图形中存在的噪声给后续的图形关系计算以及图形的综合识别带来干扰,消噪机制的存在能够有效的消除这种干扰保证了后续研究的顺利进行。 3)提出“泛化拓扑”概念,完成泛化拓扑关系的划分和计算。为了更准确和详细的描述作业图形间的拓扑关系,在九交模型理论的基础上,提出了“泛化拓扑”的概念,并针对作业图形中经常出现的拓扑关系进行了分类和算法实现。


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