书名：计算机视觉40例从入门到深度学习：OpenCV-Python
作者：李立宗
出版社：电子工业出版社
出版时间：2022-07-01
ISBN：9787121436857

第9章 答题卡识别

9.2 整张答题卡识别原理

9.2.4 将选项按照题目分组

1、无序变有序

• 在默认情况下，所有轮廓是无序排列的，因此无法直接使用序号将其划分到不同的题目上。
  若将所有选项轮廓按照从上到下的顺序排列，则可以获得如图9-13所示的排序规律。
  由于第1道题目的四个选项一定在第2道题目的四个选项的上方，所以第1道题目的四个选项的序号一定是{0、1、2、3}这四个值，但是具体哪个选项对应哪个值还不确定。
  同理，第2道题目的四个选项一定在第3道题目的上方，所以第2道题目的四个选项的序号一定是{4、5、6、7}这四个值。
  以此类推，。排序结果示意图如图9-13所示。

  
  图9-13 排序结果示意图

2、初步排序

【例9.8】确定选项的大致序号，确保每一道题选项的序号在下一道题选项的序号的前面。

import cv2

thresh =  cv2.imread("d:\\OpenCVpic\\thresh.bmp",-1)  
# cv2.imshow("thresh", thresh)

cnts, hierarchy = cv2.findContours(thresh.copy(),cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
print("共找到各种轮廓",len(cnts), "个")

# =======构造载体=======
# thresh:在该图像内显示选项无序时的序号
# thresh 是灰度图像，将其转换至色彩空间是为了能够显示彩色序号
threshColor=cv2.cvtColor(thresh,cv2.COLOR_GRAY2BGR)
# result:在该图像内显示选项序号调整后的序号
result=threshColor.copy()


#===========用于存储筛选出的选项====
options =[]
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
for (i,ci) in enumerate(cnts):
    
    #获取轮廓的矩形包围框
    x,y, w, h = cv2.boundingRect(ci)
    #计算纵横比
    ar = w / float(h)
    # 将满足长度、宽度大于 24 像素且纵横比介于[0.7,1.3]的轮廓加入 options 
    if w >= 24 and h>= 24 and ar >= 0.7 and ar <= 1.4:
        options.append(ci)
        #绘制序号
        cv2.putText(threshColor,str(i), (x-1,y-5),font,0.5,(0,0,255),2)

cv2.imshow("thresh", threshColor)
# 需要注意的是，此时得到了很多选项的轮廓，但是它们在 options 中是无规则存放的
print("共找到选项",len(options), "个")

# =====将找到的所有选项轮廓绘制出来==
color = (0,0,255) # 红色
cv2.drawContours(threshColor, options,-1, color, 2)
# cv2.imshow("threshColor",threshColor)

# ==将轮廓按照从上到下的顺序排列===
boundingBoxes = [cv2.boundingRect(c) for c in options]
(options, boundingBoxes) = zip(*sorted(zip(options,boundingBoxes),key=lambda b:b[1][1],reverse=False))


# ====按照序号，显示排序后的轮廓===========
for (i,ci) in enumerate(options):
     x,y, w, h = cv2.boundingRect(ci)
     cv2.putText(result,str(i), (x-1,y-5),font,0.5,(0,0,255),2)

cv2.imshow("result", result)

cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

3、结果分析

• 简而言之，排序后将轮廓按照位置关系从上到下排列，该操作能够把每道题的4个选项放在邻近的位置上，并且保证每道题的4个选项的序号都在下道题的前面。
• 按照此操作，采用for语句，在步长为4的情况下，遍历所有选项，每次提取的4个选项正好是同一个题目的4个选项。
• 具体来说，一共有5道题，每道题都有A、B、C、D四个选项，答题卡内共计有20个选项。每次提取4个选项：
  • 第1次提取索引为0、1、2、3的轮廓，这些轮廓恰好是第1道题的4个选项。
  • 第2次提取索引为4、5、6、7的轮廓，这些轮廓恰好是第2道题的4个选项。
  • 第3次提取索引为8、9、10、11的轮廓，这些轮廓恰好是第3道题的4个选项。
  • 第4次提取索引为12、13、14、15的轮廓，这些轮廓恰好是第4道题的4个选项。
  • 第5次提取索引为16、17、18、19的轮廓，这些轮廓恰好是第5道题的4个选项。
• 按照上述提取过程，可以把答题卡内每道题目的4个选项限定在特定的位置范围内。