本技术涉及图像处理的，尤其是涉及一种基于实验考试终端的量筒高精度读数方法及系统。
背景技术：
1、随着教育智能化的高速发展，越来越多的教学辅助系统开始出现。现有的实验考试场地会在考生操作的考位上安装多台摄像机，在考生进行实验室实操的过程中，通过摄像机进行多方位的拍摄并录制视频，评分员后期通过视频点播技术回看考生的操作视频并进行打分。
2、量筒作为量取液体的一种玻璃仪器，在常规的理化实验中使用广泛，因此在考生进行实验室实操时经常需要操作到量筒。在读取量筒液面刻度时视线需要与量筒的液面保持水平，当存在俯仰角时会导致读数的差异。
3、由于在考生实操考试的过程中需要获取量筒的刻度，评分员通过此确定考生是否按照实验规定进行操作，操作是否存在偏差，从而进行打分。现有技术一般是用考试实验终端自带的相机去读量筒的刻度，由于相机角度固定，无法每次都与量筒的液面保持水平，导致读数的精度较低，对此情况有待进一步改善。
技术实现思路
1、为了解决现有的量筒读数的精度较低的问题，本技术提供一种基于实验考试终端的量筒高精度读数方法及系统，采用如下的技术方案：
2、第一方面，本技术提供一种基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，包括如下步骤：
3、获取量筒图像；
4、根据预创建的sifi检测器提取所述量筒图像中的目标特征点；
5、根据预创建的flann匹配器和所述目标特征点对所述量筒图像进行图像矫正，得到量筒矫正图像；
6、对所述量筒矫正图像进行识别，得到量筒读数。
7、通过采用上述技术方案，本技术通过拍摄量筒图像，然后采用sifi检测器和flann匹配器对量筒图像进行图像矫正，避免人工读数存在的视觉误差。本技术采用图像矫正可以提高量筒图像的质量。在摄像条件不理想的情况下，量筒图像可能存在变形、倾斜等问题，这会对后续图像处理算法的效果产生不利影响。进行图像矫正可以使量筒保持竖直方向，有利于构建刻度对应关系，提高读数识别的可靠性。
8、可选的，所述对所述量筒矫正图像进行识别，得到量筒读数，具体包括如下步骤：
9、将所述量筒矫正图像从rgb图像转换为hsv格式，得到量筒hsv图像；
10、基于预设通道阈值对所述量筒hsv图像进行二值化处理，得到量筒二值化图像；
11、根据所述量筒二值化图像确定量筒液面位置；
12、获取所述量筒液面位置对应的刻度值，得到量筒读数。
13、通过采用上述技术方案，本技术通过图像处理将rgb图像转换为hsv格式，可以提高量筒读数的精度，通过图像处理确定液面位置，避免人工读数存在的视觉误差。与人工读数相比，图像处理可以自动定位液面，不受视角、照明等外界因素的影响，可以稳定地确定液面位置，从而提高读数的准确性和重复性。
14、可选的，所述基于预设通道阈值对所述量筒hsv图像进行二值化处理，得到量筒二值化图像，具体包括如下步骤：
15、分别获取所述量筒hsv图像中色调h通道和饱和度s通道的预设阈值范围;
16、当一个像素点的h通道值和s通道值同时位于对应的预设阈值范围内时，将对应的像素点设置为第一灰度值；
17、当一个像素点的h通道值和s通道值有任一不在对应的预设阈值范围内时，将对应的像素点设置为第二灰度值；
18、根据所述第一灰度值和所述第二灰度值得到量筒二值化图像。
19、通过采用上述技术方案，本技术通过二值化处理方法可以有效提取出量筒及液体区域。通过液体颜色与量筒壁颜色不同，设置预设阈值范围，然后通过将量筒hsv图像中对应的像素点按照预设阈值范围设置为第一灰度值和第二灰度值，实现对量筒hsv图像的二值化，从而定位液面位置。
20、可选的，所述根据所述量筒二值化图像确定量筒液面位置，具体包括如下步骤：
21、从上往下扫描所述量筒二值化图像，记录第一条由第一灰度值变为第二灰度值的横坐标；
22、将所记录的第一条横坐标确定为量筒液面位置。
23、通过采用上述技术方案，本技术通过从上往下扫描可以准确定位液面位置。由于液体会受到表面张力影响保持一个相对稳定的水平液面，因此从上往下扫描遇到的第一个灰度变化点可以准确表示液面位置。
24、可选的，所述获取所述量筒液面位置对应的刻度值，具体包括如下步骤：
25、对所述量筒矫正图像进行滤波处理和自适应阈值处理，得到处理后的矫正图像；
26、根据所述处理后的矫正图像进行轮廓查找，得到量筒轮廓；
27、根据所述量筒轮廓确定所述量筒液面位置对应的量筒刻度值。
28、通过采用上述技术方案，本技术通过对量筒矫正图像进行滤波处理和自适应阈值处理，得到处理后的矫正图像；根据处理后的矫正图像进行轮廓查找，得到量筒轮廓；根据量筒轮廓确定所述量筒液面位置对应的量筒刻度值，从而自动识别量筒刻度值；其中，滤波可以消除图像噪声，减少噪点的影响；自适应阈值处理可以提高刻度提取的可靠性。避免全局阈值受局部亮度变化的影响，无法完整提取刻度。自适应阈值可以基于局部统计信息确定最优阈值，提高刻度提取的鲁棒性。
29、可选的，所述获取相机拍摄的量筒图像之前，方法还包括如下步骤：
30、发出系统指令，所述系统指令用于指示考生手持相机对准量筒当前液面的位置进行拍摄。
31、通过采用上述技术方案，本技术通过发出系统指令，指示考生手持相机对准量筒当前液面的位置进行拍摄，从而提高拍摄的量筒图像的可用性，进而提高读数的准确度。
32、可选的，所述发出系统指令之后，方法还包括如下步骤：
33、当检测到考生手持相机拍量筒的动作后，获取识别到的所述量筒读数；
34、将所述量筒读数自动填写至实验终端电子试卷的量筒读数位置。
35、通过上述技术方案，本技术通过获取实验考试终端的量筒读数位置，当检测到考生手持相机拍量筒的动作后，获取识别到的量筒读数，将量筒读数自动填写至量筒读数位置，从而提高实验考试终端的便利性，同时，通过自动填写量筒读数，确定考生操作结果是否存在偏差，防止学生自行篡改数据。
36、可选的，在根据所述量筒二值化图像确定量筒液面位置之后，方法还包括如下步骤：
37、对所确定的量筒液面位置进行形态学膨胀运算，得到膨胀后的液面区域；
38、对所述膨胀后的液面区域进行索贝尔边缘检测，获取液面区域边缘；
39、将所述液面区域边缘更新为量筒液面位置。
40、通过采用上述技术方案，本技术采用形态学运算可以增强液面区域，提高边缘检测的可靠性，避免局部边界缺失导致的液面定位偏差。
41、可选的，所述根据所述量筒轮廓确定所述量筒液面位置对应的量筒刻度值，具体包括如下步骤:
42、获取预设量筒刻度值与图像坐标的对应关系；
43、根据所述量筒轮廓中量筒液面位置的坐标，查找所述对应关系，得到所述量筒液面位置对应的量筒刻度值。
44、通过采用上述技术方案，本技术通过获取预设量筒刻度值与图像坐标的对应关系；根据量筒轮廓中量筒液面位置的坐标，查找对应关系，从而得到所述量筒液面位置对应的量筒刻度值。
45、第二方面，本技术提供一种基于实验考试终端的量筒高精度读数系统，包括：
46、量筒图像获取模块，用于获取相机拍摄的量筒图像；
47、特征点提取模块，用于根据预创建的sifi检测器提取所述量筒图像中的目标特征点；
48、图像矫正模块，用于根据预创建的flann匹配器将所述目标特征点进行单应性矩阵计算，确定量筒目标并进行图像矫正，得到量筒矫正图像；
49、图像读数模块，用于对所述量筒矫正图像进行识别，得到量筒读数。
50、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
51、1.本技术通过拍摄量筒图像，然后采用sifi检测器和flann匹配器对量筒图像进行图像矫正，避免人工读数存在的视觉误差。本技术采用图像矫正可以提高量筒图像的质量。在摄像条件不理想的情况下，量筒图像可能存在变形、倾斜等问题，这会对后续图像处理算法的效果产生不利影响。进行图像矫正可以使量筒保持竖直方向，有利于构建刻度对应关系，提高后续处理的可靠性；
52、2.本技术通过图像处理将rgb图像转换为hsv格式，可以提高量筒读数的精度，通过图像处理确定液面位置，避免人工读数存在的视觉误差。与人工读数相比，图像处理可以自动定位液面，不受视角、照明等外界因素的影响，可以稳定地确定液面位置，从而提高读数的准确性和重复性；
53、3.本技术通过二值化处理方法可以有效提取出量筒及液体区域；通过结合量筒区域的颜色特征，可以将量筒区域与背景区分开来，同时液体颜色与量筒壁颜色不同，也可以通过阈值分割提取出液体区域，从而定位液面位置。
1.一种基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述对所述量筒矫正图像进行识别，得到量筒读数，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述基于预设通道阈值对所述量筒hsv图像进行二值化处理，得到量筒二值化图像，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述根据所述量筒二值化图像确定量筒液面位置，具体包括如下步骤：
5.根据权利要求2所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述获取所述量筒液面位置对应的刻度值，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述获取相机拍摄的量筒图像之前，方法还包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述发出系统指令之后，方法还包括如下步骤：
8.根据权利要求4所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，在根据所述量筒二值化图像确定量筒液面位置之后，方法还包括如下步骤：
9.根据权利要求5所述的基于实验考试终端的量筒高精度读数方法，其特征在于，所述根据所述量筒轮廓确定所述量筒液面位置对应的量筒刻度值，具体包括如下步骤:
10.一种基于实验考试终端的量筒高精度读数系统，其特征在于，包括：
