Development of the ocr part of AOI
Samo Penic
2018-11-21 d88ce4da04499fd9f48d7a21a7ecded8535e9ab2
commit | author | age
e555c0 1 from pyzbar.pyzbar import decode
0d97e9 2 from .sid_process import getSID
e555c0 3 import cv2
SP 4 import numpy as np
69abed 5 import os
0d97e9 6 import pkg_resources
SP 7
d88ce4 8 markerfile = '/template-sq.png'  # always use slash
0d97e9 9 markerfilename = pkg_resources.resource_filename(__name__, markerfile)
SP 10
e555c0 11
SP 12
511c2e 13 class Paper:
69abed 14     def __init__(self, filename=None, sid_classifier=None, settings=None, output_path="/tmp"):
511c2e 15         self.filename = filename
69abed 16         self.output_path=output_path
511c2e 17         self.invalid = None
SP 18         self.QRData = None
e0996e 19         self.settings = {"answer_threshold": 0.25} if settings is None else settings
511c2e 20         self.errors = []
SP 21         self.warnings = []
e0996e 22         self.sid = None
762a5e 23         self.sid_classifier = sid_classifier
511c2e 24         if filename is not None:
SP 25             self.loadImage(filename)
26             self.runOcr()
e555c0 27
511c2e 28     def loadImage(self, filename, rgbchannel=0):
SP 29         self.img = cv2.imread(filename, rgbchannel)
30         if self.img is None:
31             self.errors.append("File could not be loaded!")
32             self.invalid = True
33             return
34         self.imgHeight, self.imgWidth = self.img.shape[0:2]
e555c0 35
0d97e9 36     def saveImage(self, filename="/tmp/debug_image.png"):
511c2e 37         cv2.imwrite(filename, self.img)
e555c0 38
511c2e 39     def runOcr(self):
SP 40         if self.invalid == True:
41             return
42         self.decodeQRandRotate()
43         self.imgTreshold()
d88ce4 44         cv2.imwrite('/tmp/debug_threshold.png', self.bwimg)
511c2e 45         skewAngle = 0
SP 46         #         try:
47         #             skewAngle=self.getSkewAngle()
48         #         except:
49         #             self.errors.append("Could not determine skew angle!")
50         #         self.rotateAngle(skewAngle)
e555c0 51
511c2e 52         self.generateAnswerMatrix()
e555c0 53
511c2e 54         self.saveImage()
e555c0 55
511c2e 56     def decodeQRandRotate(self):
SP 57         if self.invalid == True:
58             return
59         blur = cv2.blur(self.img, (3, 3))
60         d = decode(blur)
61         self.img = blur
62         if len(d) == 0:
63             self.errors.append("QR code could not be found!")
64             self.data = None
65             self.invalid = True
66             return
e0996e 67         if(len(d)>1): #if there are multiple codes, get first ean or qr code available.
SP 68             for dd in d:
69                 if(dd.type=="EAN13" or dd.type=="QR"):
70                     d[0]=dd
71                     break
511c2e 72         self.QRDecode = d
SP 73         self.QRData = d[0].data
74         xpos = d[0].rect.left
75         ypos = d[0].rect.top
76         # check if image is rotated wrongly
82ec6d 77         if xpos > self.imgHeight / 2.0 and ypos > self.imgWidth / 2.0:
511c2e 78             self.rotateAngle(180)
e555c0 79
511c2e 80     def rotateAngle(self, angle=0):
e0996e 81         # rot_mat = cv2.getRotationMatrix2D(
82ec6d 82         #    (self.imgHeight / 2, self.imgWidth / 2), angle, 1.0
e0996e 83         # )
511c2e 84         rot_mat = cv2.getRotationMatrix2D(
e0996e 85             (self.imgWidth / 2, self.imgHeight / 2), angle, 1.0
511c2e 86         )
SP 87         result = cv2.warpAffine(
88             self.img,
89             rot_mat,
82ec6d 90             (self.imgWidth, self.imgHeight),
511c2e 91             flags=cv2.INTER_CUBIC,
SP 92             borderMode=cv2.BORDER_CONSTANT,
93             borderValue=(255, 255, 255),
94         )
e555c0 95
511c2e 96         self.img = result
SP 97         self.imgHeight, self.imgWidth = self.img.shape[0:2]
e555c0 98
511c2e 99         # todo, make better tresholding
SP 100     def imgTreshold(self):
101         (self.thresh, self.bwimg) = cv2.threshold(
102             self.img, 128, 255, cv2.THRESH_BINARY | cv2.THRESH_OTSU
103         )
e555c0 104
511c2e 105     def getSkewAngle(self):
SP 106         neg = 255 - self.bwimg  # get negative image
0d97e9 107         cv2.imwrite("/tmp/debug_1.png", neg)
e555c0 108
511c2e 109         angle_counter = 0  # number of angles
SP 110         angle = 0.0  # collects sum of angles
111         cimg = cv2.cvtColor(self.img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
e555c0 112
511c2e 113         # get all the Hough lines
SP 114         for line in cv2.HoughLinesP(neg, 1, np.pi / 180, 325):
115             x1, y1, x2, y2 = line[0]
116             cv2.line(cimg, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 2)
117             # calculate the angle (in radians)
118             this_angle = np.arctan2(y2 - y1, x2 - x1)
119             if this_angle and abs(this_angle) <= 10:
120                 # filtered zero degree and outliers
121                 angle += this_angle
122                 angle_counter += 1
e555c0 123
511c2e 124                 # the skew is calculated of the mean of the total angles, #try block helps with division by zero.
SP 125         try:
126             skew = np.rad2deg(
127                 angle / angle_counter
128             )  # the 1.2 factor is just experimental....
129         except:
130             skew = 0
e555c0 131
0d97e9 132         cv2.imwrite("/tmp/debug_2.png", cimg)
511c2e 133         return skew
e555c0 134
511c2e 135     def locateUpMarkers(self, threshold=0.85, height=200):
0d97e9 136         template = cv2.imread(markerfilename, 0)
511c2e 137         w, h = template.shape[::-1]
d88ce4 138         crop_img = self.bwimg[0:height, :]
511c2e 139         res = cv2.matchTemplate(crop_img, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
SP 140         loc = np.where(res >= threshold)
141         cimg = cv2.cvtColor(crop_img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
142         # remove false matching of the squares in qr code
143         loc_filtered_x = []
144         loc_filtered_y = []
145         if len(loc[0]) == 0:
146             min_y = -1
147         else:
148             min_y = np.min(loc[0])
149             for pt in zip(*loc[::-1]):
150                 if pt[1] < min_y + 20:
151                     loc_filtered_y.append(pt[1])
152                     loc_filtered_x.append(pt[0])
153                     # order by x coordinate
154             loc_filtered_x, loc_filtered_y = zip(
155                 *sorted(zip(loc_filtered_x, loc_filtered_y))
156             )
02e0f7 157             # loc=[loc_filtered_y,loc_filtered_x]
SP 158             # remove duplicates
511c2e 159             a = np.diff(loc_filtered_x) > 40
SP 160             a = np.append(a, True)
161             loc_filtered_x = np.array(loc_filtered_x)
162             loc_filtered_y = np.array(loc_filtered_y)
163             loc = [loc_filtered_y[a], loc_filtered_x[a]]
164             for pt in zip(*loc[::-1]):
165                 cv2.rectangle(cimg, pt, (pt[0] + w, pt[1] + h), (0, 255, 255), 2)
e555c0 166
0d97e9 167         cv2.imwrite("/tmp/debug_3.png", cimg)
e555c0 168
511c2e 169         self.xMarkerLocations = loc
SP 170         return loc
e555c0 171
511c2e 172     def locateRightMarkers(self, threshold=0.85, width=200):
0d97e9 173         template = cv2.imread(markerfilename, 0)
511c2e 174         w, h = template.shape[::-1]
d88ce4 175         crop_img = self.bwimg[:, -width:]
SP 176         cv2.imwrite('/tmp/debug_right.png', crop_img)
511c2e 177         res = cv2.matchTemplate(crop_img, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
SP 178         loc = np.where(res >= threshold)
179         cimg = cv2.cvtColor(crop_img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
180         # remove false matching of the squares in qr code
181         loc_filtered_x = []
182         loc_filtered_y = []
183         if len(loc[1]) == 0:
184             min_x = -1
185         else:
186             max_x = np.max(loc[1])
187             for pt in zip(*loc[::-1]):
188                 if pt[1] > max_x - 20:
189                     loc_filtered_y.append(pt[1])
190                     loc_filtered_x.append(pt[0])
191                     # order by y coordinate
d88ce4 192             try:
SP 193                 loc_filtered_y, loc_filtered_x = zip(
194                     *sorted(zip(loc_filtered_y, loc_filtered_x))
195                 )
196             except:
197                 self.yMarkerLocations=[np.array([1,1]),np.array([1,2])]
198                 return self.yMarkerLocations
511c2e 199             # loc=[loc_filtered_y,loc_filtered_x]
SP 200             # remove duplicates
201             a = np.diff(loc_filtered_y) > 40
202             a = np.append(a, True)
203             loc_filtered_x = np.array(loc_filtered_x)
204             loc_filtered_y = np.array(loc_filtered_y)
205             loc = [loc_filtered_y[a], loc_filtered_x[a]]
206             for pt in zip(*loc[::-1]):
207                 cv2.rectangle(cimg, pt, (pt[0] + w, pt[1] + h), (0, 255, 255), 2)
e555c0 208
0d97e9 209         cv2.imwrite("/tmp/debug_4.png", cimg)
e555c0 210
511c2e 211         self.yMarkerLocations = [loc[0], loc[1] + self.imgWidth - width]
SP 212         return self.yMarkerLocations
e555c0 213
511c2e 214     def generateAnswerMatrix(self):
SP 215         self.locateUpMarkers()
216         self.locateRightMarkers()
e555c0 217
511c2e 218         roixoff = 10
SP 219         roiyoff = 5
220         roiwidth = 50
221         roiheight = roiwidth
222         totpx = roiwidth * roiheight
e555c0 223
511c2e 224         self.answerMatrix = []
SP 225         for y in self.yMarkerLocations[0]:
226             oneline = []
227             for x in self.xMarkerLocations[1]:
228                 roi = self.bwimg[
229                     y - roiyoff : y + int(roiheight - roiyoff),
230                     x - roixoff : x + int(roiwidth - roixoff),
231                 ]
232                 # cv2.imwrite('ans_x'+str(x)+'_y_'+str(y)+'.png',roi)
233                 black = totpx - cv2.countNonZero(roi)
234                 oneline.append(black / totpx)
235             self.answerMatrix.append(oneline)
9efc18 236
SP 237     def get_enhanced_sid(self):
02e0f7 238         if self.sid_classifier is None:
SP 239             return "x"
762a5e 240         if self.settings is not None:
e0996e 241             sid_mask = self.settings.get("sid_mask", None)
SP 242         es, err, warn = getSID(
02e0f7 243             self.img[
d5c694 244                 int(0.04 * self.imgHeight) : int(0.095 * self.imgHeight),
02e0f7 245                 int(0.7 * self.imgWidth) : int(0.99 * self.imgWidth),
SP 246             ],
247             self.sid_classifier,
e0996e 248             sid_mask,
02e0f7 249         )
5cb7c1 250         [self.errors.append(e) for e in err]
SP 251         [self.warnings.append(w) for w in warn]
02e0f7 252         return es
0436f6 253
SP 254     def get_code_data(self):
cf921b 255         if self.QRData is None:
SP 256             self.errors.append("Could not read QR or EAN code! Not an exam?")
e0996e 257             retval = {
SP 258                 "exam_id": None,
259                 "page_no": None,
260                 "paper_id": None,
261                 "faculty_id": None,
262                 "sid": None,
0436f6 263             }
e0996e 264             return retval
SP 265         qrdata = bytes.decode(self.QRData, "utf8")
266         if self.QRDecode[0].type == "EAN13":
267             return {
268                 "exam_id": int(qrdata[0:7]),
69abed 269                 "page_no": int(qrdata[7])+1,
e0996e 270                 "paper_id": int(qrdata[-5:-1]),
SP 271                 "faculty_id": None,
272                 "sid": None,
273             }
274         else:
275             data = qrdata.split(",")
276             retval = {
277                 "exam_id": int(data[1]),
69abed 278                 "page_no": int(data[3])+1,
e0996e 279                 "paper_id": int(data[2]),
SP 280                 "faculty_id": int(data[0]),
d88ce4 281                 "sid": None
e0996e 282             }
SP 283             if len(data) > 4:
284                 retval["sid"] = data[4]
0436f6 285
SP 286             return retval
287
288     def get_paper_ocr_data(self):
e0996e 289         data = self.get_code_data()
69abed 290         data["qr"] = bytes.decode(self.QRData, 'utf8')
e0996e 291         data["errors"] = self.errors
SP 292         data["warnings"] = self.warnings
293         data["up_position"] = (
294             list(self.xMarkerLocations[1] / self.imgWidth),
295             list(self.yMarkerLocations[1] / self.imgHeight),
296         )
297         data["right_position"] = (
298             list(self.xMarkerLocations[1] / self.imgWidth),
299             list(self.yMarkerLocations[1] / self.imgHeight),
300         )
301         data["ans_matrix"] = (
302             (np.array(self.answerMatrix) > self.settings["answer_threshold"]) * 1
303         ).tolist()
d88ce4 304         if data["sid"] is None and data["page_no"] == 2:
e0996e 305             data["sid"] = self.get_enhanced_sid()
69abed 306         output_filename=os.path.join(self.output_path, '.'.join(self.filename.split('/')[-1].split('.')[:-1])+".png")
SP 307         cv2.imwrite(output_filename, self.img)
308         data['output_filename']=output_filename
0436f6 309         return data