作业图形拓扑关系识别技术的研究与开发

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究现状
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 作业图形的基本特征
• 1.3 本论文主要工作
• 1.4 后继章节内容简介
• 第2章 作业系统简介与数据存储格式
• 2.1 远程作业系统介绍
• 2.1.1 远程作业系统的模块划分
• 2.1.2 远程作业工具系统简介
• 2.1.3 远程作业学生系统简介
• 2.2 远程作业系统数据存储结构
• 2.3 远程作业系统图形数据存储结构
• 2.3.1 图形对象类型说明
• 2.3.2 图形对象数据结构
• 2.3.3 图形元素内容数据库存储格式
• 2.4 本章小结
• 第3章 作业图形特征描述与识别模型
• 3.1 引言
• 3.2 作业图形识别技术的特点
• 3.2.1 作业图形识别对象的模糊性
• 3.2.2 作业图形识别技术的学科独立性
• 3.2.3 作业图形与数理逻辑的相关性
• 3.3 图形特征的定性描述
• 3.4 识别方法模型
• 3.4.1 模型的提出
• 3.4.2 QSI模型含义和方法原型
• 3.5 本章小结
• 第4章 作业图形对象的创建
• 4.1 引言
• 4.2 作业系统数据处理流程概述
• detach）模块'>4.3 数据剥离（D2G_detach）模块
• 4.3.1 数据结构
• 4.3.2 算法实现
• Denoise）模块'>4.4 数据消噪（DZG_Denoise）模块
• 4.4.1 噪声的定义与分类
• 4.4.2 图素清理模块
• 4.4.3 图素合并模块
• 4.4.4 图素分解模块
• 4.4.5 算法实现
• Packing）模块'>4.5 数据封装（D2G_Packing）模块
• 4.5.1 TGobjectFactory类结构和对象自动命名
• 4.5.2 算法实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 拓扑关系描述与计算
• 5.1 引言
• 5.2 拓扑关系和拓扑关系定性描述
• 5.2.1 拓扑关系定性描述模型
• 5.2.2 “泛化拓扑”关系的提出
• 5.3 拓扑关系分类原则
• 5.4 常用作业图形间的拓扑关系分类及表达
• 5.4.1 直线/直线拓扑关系分类
• 5.4.2 直线/圆拓扑关系分类
• 5.4.3 直线/抛物线拓扑关系分类
• 5.4.4 圆/圆拓扑关系分类
• 5.4.5 圆/椭圆拓扑关系分类
• 5.4.6 椭圆/椭圆拓扑关系分类
• 5.5 拓扑关系计算程序设计实现（伪码）
• 5.5.1 直线/直线拓扑关系判别分析与实现
• 5.5.2 直线/圆拓扑关系分析与实现
• 5.5.3 直线/抛物线拓扑关系分析与实现
• 5.5.4 圆/圆拓扑关系分析与实现
• 5.6 图形处理过程中的容差控制
• 5.7 本章小结
• 第6章 拓扑关系计算应用实例
• 6.1 单个图素间拓扑关系的计算实例
• 6.2 作业图形多图素间拓扑关系计算实例
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文和研究成果