作业图形拓扑联系识别技术探讨与开发

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困难。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种别、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。为了更正确和具体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。【关键词】：定性描述特征分析消噪泛化拓扑
【论文提纲】：摘要6-7Abstract7-12第1章绪论12-171.1研究背景和意义12-141.1.1问题的提出121.1.2研究现状12-141.1.3研究意义141.2作业图形的基本特征14-151.3本论文主要工作151.4后继章节内容简介15-17第2章作业系统简介与数据存储格式17-252.1远程作业系统先容17-202.1.1远程作业系统的模块划分17-182.1.2远程作业工具系统简介18-192.1.3远程作业学生系统简介19-202.2远程作业系统数据存储结构20-212.3远程作业系统图形数据存储结构21-242.3.1图形对象类型说明212.3.2图形对象数据结构21-232.3.3图形元素内容数据库存储格式23-242.4本章小结24-25第3章作业图形特征描述与识别模型25-323.1引言253.2作业图形识别技术的特点25-273.2.1作业图形识别对象的模糊性25-263.2.2作业图形识别技术的学科独立性263.2.3作业图形与数理逻辑的相关性26-273.3图形特征的定性描述27-293.4识别方法模型29-313.4.1模型的提出29-303.4.2QSI模型含义和方法原型30-313.5本章小结31-32第4章作业图形对象的创建32-484.1引言324.2作业系统数据处理流程概述32-334.3数据剥离(D2G_detach)模块33-364.3.1数据结构34-354.3.2算法实现35-364.4数据消噪(DZG_Denoise)模块36-454.4.1噪声的定义与分类36-374.4.2图素清理模块37-384.4.3图素合并模块38-404.4.4图素分解模块40-424.4.5算法实现42-454.5数据封装(D2G_Packing)模块45-474.5.1TGobjectFactory类结构和对象自动命名45-474.5.2算法实现474.6本章小结47-48第5章拓扑关系描述与计算48-675.1引言485.2拓扑关系和拓扑关系定性描述48-515.2.1拓扑关系定性描述模型49-505.2.2“泛化拓扑”关系的提出50-515.3拓扑关系分类原则51-525.4常用作业图形间的拓扑关系分类及表达52-565.4.1直线/直线拓扑关系分类52-535.4.2直线/圆拓扑关系分类53-545.4.3直线/抛物线拓扑关系分类54-555.4.4圆/圆拓扑关系分类555.4.5圆/椭圆拓扑关系分类55-565.4.6椭圆/椭圆拓扑关系分类565.5拓扑关系计算程序设计实现(伪码)56-655.5.1直线/直线拓扑关系判别分析与实现57-595.5.2直线/圆拓扑关系分析与实现59-615.5.3直线/抛物线拓扑关系分析与实现61-645.5.4圆/圆拓扑关系分析与实现64-655.6图形处理过程中的容差控制65-665.7本章小结66-67第6章拓扑关系计算应用实例67-746.1单个图素间拓扑关系的计算实例67-696.2作业图形多图素间拓扑关系计算实例69-736.3本章小结73-74结论74-76参考文献76-80致谢80-81攻读硕士学位期间发表论文和研究成果81