Development of the ocr part of AOI
Samo Penic
2018-11-16 5cb7c1dba78b025ff333a202b27f04a2230c9da9
commit | author | age
e555c0 1 from pyzbar.pyzbar import decode
02e0f7 2 from sid_process import getSID
e555c0 3 import cv2
SP 4 import numpy as np
5 import math
6
7
511c2e 8 class Paper:
762a5e 9     def __init__(self, filename=None, sid_classifier=None, settings=None):
511c2e 10         self.filename = filename
SP 11         self.invalid = None
12         self.QRData = None
0436f6 13         self.settings={'answer_treshold':0.25,} if settings is None else settings
511c2e 14         self.errors = []
SP 15         self.warnings = []
0436f6 16         self.sid=None
762a5e 17         self.sid_classifier = sid_classifier
511c2e 18         if filename is not None:
SP 19             self.loadImage(filename)
20             self.runOcr()
e555c0 21
511c2e 22     def loadImage(self, filename, rgbchannel=0):
SP 23         self.img = cv2.imread(filename, rgbchannel)
24         if self.img is None:
25             self.errors.append("File could not be loaded!")
26             self.invalid = True
27             return
28         self.imgHeight, self.imgWidth = self.img.shape[0:2]
e555c0 29
511c2e 30     def saveImage(self, filename="debug_image.png"):
SP 31         cv2.imwrite(filename, self.img)
e555c0 32
511c2e 33     def runOcr(self):
SP 34         if self.invalid == True:
35             return
36         self.decodeQRandRotate()
37         self.imgTreshold()
38         skewAngle = 0
39         #         try:
40         #             skewAngle=self.getSkewAngle()
41         #         except:
42         #             self.errors.append("Could not determine skew angle!")
43         #         self.rotateAngle(skewAngle)
e555c0 44
511c2e 45         self.generateAnswerMatrix()
e555c0 46
511c2e 47         self.saveImage()
e555c0 48
511c2e 49     def decodeQRandRotate(self):
SP 50         if self.invalid == True:
51             return
52         blur = cv2.blur(self.img, (3, 3))
53         d = decode(blur)
54         self.img = blur
55         if len(d) == 0:
56             self.errors.append("QR code could not be found!")
57             self.data = None
58             self.invalid = True
59             return
60         self.QRDecode = d
61         self.QRData = d[0].data
62         xpos = d[0].rect.left
63         ypos = d[0].rect.top
64         # check if image is rotated wrongly
65         if xpos > self.imgHeight / 2.0 and ypost > self.imgWidth / 2.0:
66             self.rotateAngle(180)
e555c0 67
511c2e 68     def rotateAngle(self, angle=0):
SP 69         rot_mat = cv2.getRotationMatrix2D(
70             (self.imgHeight / 2, self.imgWidth / 2), angle, 1.0
71         )
72         result = cv2.warpAffine(
73             self.img,
74             rot_mat,
75             (self.imgHeight, self.imgWidth),
76             flags=cv2.INTER_CUBIC,
77             borderMode=cv2.BORDER_CONSTANT,
78             borderValue=(255, 255, 255),
79         )
e555c0 80
511c2e 81         self.img = result
SP 82         self.imgHeight, self.imgWidth = self.img.shape[0:2]
e555c0 83
511c2e 84         # todo, make better tresholding
e555c0 85
511c2e 86     def imgTreshold(self):
SP 87         (self.thresh, self.bwimg) = cv2.threshold(
88             self.img, 128, 255, cv2.THRESH_BINARY | cv2.THRESH_OTSU
89         )
e555c0 90
511c2e 91     def getSkewAngle(self):
SP 92         neg = 255 - self.bwimg  # get negative image
93         cv2.imwrite("debug_1.png", neg)
e555c0 94
511c2e 95         angle_counter = 0  # number of angles
SP 96         angle = 0.0  # collects sum of angles
97         cimg = cv2.cvtColor(self.img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
e555c0 98
511c2e 99         # get all the Hough lines
SP 100         for line in cv2.HoughLinesP(neg, 1, np.pi / 180, 325):
101             x1, y1, x2, y2 = line[0]
102             cv2.line(cimg, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 2)
103             # calculate the angle (in radians)
104             this_angle = np.arctan2(y2 - y1, x2 - x1)
105             if this_angle and abs(this_angle) <= 10:
106                 # filtered zero degree and outliers
107                 angle += this_angle
108                 angle_counter += 1
e555c0 109
511c2e 110                 # the skew is calculated of the mean of the total angles, #try block helps with division by zero.
SP 111         try:
112             skew = np.rad2deg(
113                 angle / angle_counter
114             )  # the 1.2 factor is just experimental....
115         except:
116             skew = 0
e555c0 117
511c2e 118         cv2.imwrite("debug_2.png", cimg)
SP 119         return skew
e555c0 120
511c2e 121     def locateUpMarkers(self, threshold=0.85, height=200):
SP 122         template = cv2.imread("template.png", 0)
123         w, h = template.shape[::-1]
124         crop_img = self.img[0:height, :]
125         res = cv2.matchTemplate(crop_img, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
126         loc = np.where(res >= threshold)
127         cimg = cv2.cvtColor(crop_img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
128         # remove false matching of the squares in qr code
129         loc_filtered_x = []
130         loc_filtered_y = []
131         if len(loc[0]) == 0:
132             min_y = -1
133         else:
134             min_y = np.min(loc[0])
135             for pt in zip(*loc[::-1]):
136                 if pt[1] < min_y + 20:
137                     loc_filtered_y.append(pt[1])
138                     loc_filtered_x.append(pt[0])
139                     # order by x coordinate
140             loc_filtered_x, loc_filtered_y = zip(
141                 *sorted(zip(loc_filtered_x, loc_filtered_y))
142             )
02e0f7 143             # loc=[loc_filtered_y,loc_filtered_x]
SP 144             # remove duplicates
511c2e 145             a = np.diff(loc_filtered_x) > 40
SP 146             a = np.append(a, True)
147             loc_filtered_x = np.array(loc_filtered_x)
148             loc_filtered_y = np.array(loc_filtered_y)
149             loc = [loc_filtered_y[a], loc_filtered_x[a]]
150             for pt in zip(*loc[::-1]):
151                 cv2.rectangle(cimg, pt, (pt[0] + w, pt[1] + h), (0, 255, 255), 2)
e555c0 152
511c2e 153         cv2.imwrite("debug_3.png", cimg)
e555c0 154
511c2e 155         self.xMarkerLocations = loc
SP 156         return loc
e555c0 157
511c2e 158     def locateRightMarkers(self, threshold=0.85, width=200):
SP 159         template = cv2.imread("template.png", 0)
160         w, h = template.shape[::-1]
161         crop_img = self.img[:, -width:]
162         res = cv2.matchTemplate(crop_img, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
163         loc = np.where(res >= threshold)
164         cimg = cv2.cvtColor(crop_img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
165         # remove false matching of the squares in qr code
166         loc_filtered_x = []
167         loc_filtered_y = []
168         if len(loc[1]) == 0:
169             min_x = -1
170         else:
171             max_x = np.max(loc[1])
172             for pt in zip(*loc[::-1]):
173                 if pt[1] > max_x - 20:
174                     loc_filtered_y.append(pt[1])
175                     loc_filtered_x.append(pt[0])
176                     # order by y coordinate
177             loc_filtered_y, loc_filtered_x = zip(
178                 *sorted(zip(loc_filtered_y, loc_filtered_x))
179             )
180             # loc=[loc_filtered_y,loc_filtered_x]
181             # remove duplicates
182             a = np.diff(loc_filtered_y) > 40
183             a = np.append(a, True)
184             loc_filtered_x = np.array(loc_filtered_x)
185             loc_filtered_y = np.array(loc_filtered_y)
186             loc = [loc_filtered_y[a], loc_filtered_x[a]]
187             for pt in zip(*loc[::-1]):
188                 cv2.rectangle(cimg, pt, (pt[0] + w, pt[1] + h), (0, 255, 255), 2)
e555c0 189
511c2e 190         cv2.imwrite("debug_4.png", cimg)
e555c0 191
511c2e 192         self.yMarkerLocations = [loc[0], loc[1] + self.imgWidth - width]
SP 193         return self.yMarkerLocations
e555c0 194
511c2e 195     def generateAnswerMatrix(self):
SP 196         self.locateUpMarkers()
197         self.locateRightMarkers()
e555c0 198
511c2e 199         roixoff = 10
SP 200         roiyoff = 5
201         roiwidth = 50
202         roiheight = roiwidth
203         totpx = roiwidth * roiheight
e555c0 204
511c2e 205         self.answerMatrix = []
SP 206         for y in self.yMarkerLocations[0]:
207             oneline = []
208             for x in self.xMarkerLocations[1]:
209                 roi = self.bwimg[
210                     y - roiyoff : y + int(roiheight - roiyoff),
211                     x - roixoff : x + int(roiwidth - roixoff),
212                 ]
213                 # cv2.imwrite('ans_x'+str(x)+'_y_'+str(y)+'.png',roi)
214                 black = totpx - cv2.countNonZero(roi)
215                 oneline.append(black / totpx)
216             self.answerMatrix.append(oneline)
9efc18 217
SP 218     def get_enhanced_sid(self):
02e0f7 219         if self.sid_classifier is None:
SP 220             return "x"
762a5e 221         if self.settings is not None:
SP 222             sid_mask=self.settings.get("sid_mask", None)
5cb7c1 223         es,err,warn = getSID(
02e0f7 224             self.img[
SP 225                 int(0.045 * self.imgHeight) : int(0.085 * self.imgHeight),
226                 int(0.7 * self.imgWidth) : int(0.99 * self.imgWidth),
227             ],
228             self.sid_classifier,
762a5e 229             sid_mask
02e0f7 230         )
5cb7c1 231         [self.errors.append(e) for e in err]
SP 232         [self.warnings.append(w) for w in warn]
02e0f7 233         return es
0436f6 234
SP 235
236     def get_code_data(self):
237         qrdata = bytes.decode(self.QRData, 'utf8')
238         if self.QRDecode[0].type=='EAN13':
239             return {'exam_id': int(qrdata[0:7]),
240                     'page_no': int(qrdata[7]),
241                     'paper_id': int(qrdata[-5:-1]),
242                     'faculty_id': None,
243                     'sid': None
244                     }
245         else:
246             data=qrdata.split(',')
247             retval={'exam_id': int(data[1]),
248                     'page_no': int(data[3]),
249                     'paper_id':int(data[2]),
250                     'faculty_id':int(data[0]),
251             }
252             if(len(data)>4):
253                 retval['sid']=data[4]
254
255             return retval
256
257     def get_paper_ocr_data(self):
258         data=self.get_code_data()
259         data['qr']=self.QRData
260         data['errors']=self.errors
261         data['warnings']=self.warnings
262         data['up_position']=(list(self.xMarkerLocations[1]/self.imgWidth), list(self.yMarkerLocations[1]/self.imgHeight))
263         data['right_position']=(list(self.xMarkerLocations[1]/self.imgWidth), list(self.yMarkerLocations[1]/self.imgHeight))
264         data['ans_matrix']=((np.array(self.answerMatrix)>self.settings['answer_treshold'])*1).tolist()
265         if data['sid'] is None:
266             data['sid']=self.get_enhanced_sid()
267         return data