TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM

NGUYỄN QUỐC BẢO - NGUYỄN PHÚ CƯỜNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ VÀ CHẤM ĐIỂM
TỰ ĐỘNG BIỂU MẪU THI TRẮC NGHIỆM KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC



NGUYỄN QUỐC BẢO - 0112172
NGUYỄN PHÚ CƯỜNG - 0112177

PHẦN MỀM THIẾT KẾ VÀ CHẤM ĐIỂM
TỰ ĐỘNG BIỂU MẪU THI TRẮC NGHIỆM
KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Th.s TRẦN ĐỨC DUẨN

NIÊN KHÓA 2001 - 2005


.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Duẩn, người đã luôn tận tình chỉ bảo và hướng dẫn nhóm chúng em trong suốt thời
gian nghiên cứu vừa qua.
Bên cạnh đó, chúng em cũng rất cả
m ơn các Thầy Cô trong Khoa đã tận tình
giảng dạy và trang bị cho chúng em thật nhiều kiến thức bổ ích trong các năm học
vừa qua, góp phần rất lớn vào việc nghiên cứu thành công luận văn này.
Ngoài ra cũng xin được gửi lời cảm ơn đến hai bạn Phạm Thị Minh Chung
(0112054) và Nguyễn Ngọc Duy Quang (0112194) trong việc đã hỗ trợ các trang
thiết bị cần thiết cho quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lòng bi
ết ơn sâu sắc đến cha mẹ chúng em, các
bậc sinh thành đã có công nuôi dưỡng và dạy dỗ cho chúng em đến ngày hôm nay,
những người đã luôn hết lòng tận tụy chăm sóc, ủng hộ và động viên chúng em
trong lúc khó khăn cũng như trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Dù đã cố gắng hoàn thành thật tốt luận văn trong phạm vi yêu cầu, nhưng
chúng em biết có những thiếu sót chắc chắn không thể tránh khỏi. Chúng em mong
sẽ nhậ
n được sự thông cảm và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và các bạn.

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2005
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Phú Cường - Nguyễn Quốc Bảo
2.1.2 Tổ chức dữ liệu để biểu diễn và lưu trữ biểu mẫu....................................22

2.2 Lý thuyết cho phần chấm điểm tự động: .........................................................24

2.2.1 Tóm tắt quá trình thực hiện của phần chấm điểm tự động .......................24

2.2.2 Sơ Lược Các Lý Thuyết Về Xử Lý Ảnh Và Nhận Dạng .........................27

2.2.2.1 Xử lý ảnh:...........................................................................................27

2.2.2.1.1 Các thao tác xử lý ảnh cơ bản: ...................................................27

2.2.2.1.2 Tô màu bằng thuật toán dựa theo dòng quét cải tiến ................28

2.2.2.2 Nhận dạng: .........................................................................................32

2.2.2.2.1 Nhận dạng bốn góc của bài thi bằng thuật toán Hough
Transform..................................................................................................32

2.2.2.2.2 Kiểm tra vùng tô ........................................................................39

2.2.2.2.3 Mạng nơ ron và ứng dụng vào nhận dạng chữ viết tay in..........42

Chương 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH...........................................................45

3.1 PHÂN TÍCH: ...................................................................................................45

3.2 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU:....................................................................................46

3.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH USE-CASE:...............................................................47


3.3.3.1.6 CAPNHATDOITUONG:...........................................................51

3.3.3.2 SOANDAPAN:..................................................................................52

3.3.3.2.1 THEMDAPAN: .........................................................................53

3.3.3.2.2 CAPNHATDAPAN:..................................................................53

3.3.3.2.3 XOADAPAN: ............................................................................54

3.3.3.3 CHAMDIEM: ....................................................................................54

3.3.3.4 QUANLYKYTHI: .............................................................................55

3.3.3.4.1 THEMKYTHI:...........................................................................56

3.3.3.4.2 CAPNHATKYTHI: ...................................................................56

3.3.3.4.3 XOAKYTHI: .............................................................................57

3.3.3.5 QUANLYTHISINH:..........................................................................57

3.3.3.5.1 THEMTHISINH: .......................................................................58

3.3.3.5.2 CAPNHATTHISINH:................................................................58

3.3.3.5.3 XOATHISINH:..........................................................................59

3.3.3.6 QUANLYMONHOC:........................................................................60


3.4.2.6 Lớp Choice:........................................................................................72

3.4.2.7 Lớp AnswerCell:................................................................................72

3.4.2.8 Lớp AnswerSheet:..............................................................................74

3.4.2.9 Lớp Line:............................................................................................75

3.4.2.10 Lớp Rect:..........................................................................................76

3.4.2.11 Lớp Ellipse:......................................................................................77

3.4.2.12 Lớp ImageObj:.................................................................................78

3.4.2.13 Lớp Page: .........................................................................................78

3.4.2.14 Lớp Key: ..........................................................................................79

3.4.2.15 Lớp AnswerKey:..............................................................................80
Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm


3.6.1 Màn hình thiết kế biểu mẫu: .....................................................................92

3.6.2 Màn hình chấm điểm: ...............................................................................93

3.7 Cài đặt:............................................................................................................94

Chương 4: THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VÀ TỔNG KẾT..............................95

4.1 Thực nghiệm:...................................................................................................95

4.2 Kết quả.............................................................................................................95

4.2.1 Phần thiết kế các biểu mẫu: ......................................................................95

4.2.2 Phần chấm điểm tự động: .......................................................................100

4.3 Đánh giá ........................................................................................................101

4.4 Kết luận .........................................................................................................102

4.5 Hướng phát triển:..........................................................................................102

PHỤ LỤC...............................................................................................................104

PL.1 Các thao tác xử lý ảnh cơ bản:...................................................................104

PL.1.1 Làm xám ảnh:......................................................................................104

PL.1.2 Chuyển sang ảnh nhị phân ...................................................................106

Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 4 -
PL.2.7 Vấn đề quá khớp ..................................................................................116

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................118
Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm

- 5 -
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2-1: Mô hình chung cho toàn bộ phần mềm ...............................................16

Hình 2-2 : Mẫu bài thi TOEFL..............................................................................18

Hình 2-3: Mẫu thi của kỳ thi sát hạch Nhật Bản .................................................19

Hình 2-4: Phần văn bản trong đề thi mẫu ............................................................20

Hình 2-5: Phần ghi tên thí sinh trong đề thi mẫu ................................................21


Hình 2-21: ảnh cần kiểm tra tô được phân thành 3 vùng ...................................40

Hình 2-22: cấu tạo của mạng nơ ron được áp dụng cho đề tài...........................43

Hình 3-1: Mô hình Use-Case..................................................................................48

Hình 3-2: Sơ đồ lớp xử lý chính .............................................................................65

Hình 3-3: Sơ đồ lớp truy cập cơ sở dữ liệu:..........................................................65

Hinh 3-4: CellStyle: Char.......................................................................................69

Hinh 3-5: CellStyle: Number..................................................................................69

Hinh 3-6: CellStyle: All...........................................................................................69

Hinh 3-7: AnswerStyles - Vertical .........................................................................73

Hinh 3-8: AnswerStyle - Vertical...........................................................................73
Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm


Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 7 -
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3-1: Danh sách các lớp trong sơ đồ lớp .......................................................67

Bảng 3-2: Danh sách thuộc tính lớp Entity...........................................................67

Bảng 3-3: Danh sách phương thức lớp Entity......................................................68

Bảng 3-4: Danh sách thuộc tính lớp Text .............................................................68

Bảng 3-5: Danh sách phương thức lớp Text.........................................................69

Bảng 3-6: Danh sách thuộc tính lớp TextCell.......................................................69

Bảng 3-7: Danh sách phương thức lớp TextCell..................................................70

Bảng 3-8: Danh sách thuộc tính lớp TextField.....................................................70

Bảng 3-9: Danh sách phương thức lớp TextField ................................................71


Bảng 3-25: Danh sách phương thức lớp ImageObj .............................................78

Bảng 3-26: Danh sách thuộc tính lớp Page...........................................................79

Bảng 3-27: Danh sách phương thức lớp Page ......................................................79

Bảng 3-28: Danh sách thuộc tính lớp Key ............................................................79

Bảng 3-29: Danh sách phương thức lớp Key........................................................80

Bảng 3-30: Danh sách thuộc tính lớp AnswerKey ...............................................80
Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 8 -
Bảng 3-31: Danh sách phương thức lớp AnswerKey...........................................80

Bảng 3-32: Danh sách thuộc tính lớp Rate ...........................................................81

Bảng 3-33: Danh sách phương thức lớp Rate.......................................................81

Bảng 3-34: Danh sách thuộc tính lớp Estimation.................................................82

Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 9 -
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay thi trắc nghiệm là một hình thức thi rất phổ biến tại các nước trên
thế giới. Nhờ vào đặc điểm luôn có sự rõ ràng của đáp án mà những tranh cãi nhọc
nhằn trong việc tính điểm được giảm đi rất nhiều. Điều này dẫn đến việc nâng cao
tính chính xác, khách quan trong việc đưa ra kết quả bài thi. Bên cạnh đó thời gian
để chấm từng bài thi trắc nghiệm là tương đố
i nhanh, cho nên sẽ làm tăng tính hiệu
quả trong việc tổ chức thi cử. Hình thức thi trắc nghiệm thường được áp dụng cho
các môn học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, các môn ngoại ngữ, tức những dạng
kiến thức không đòi hỏi ở khả năng tự luận.
Do đó, nền giáo dục của nước ta hiện nay đã ý định chuyển những môn thi
có thể sang hình thức trắc nghiệ
m vào năm 2007, 2008. Đối với Khoa Công Nghệ
Thông Tin cùng những Khoa khác của trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.
HCM cũng vậy, việc chuyển đổi những môn thi thích hợp sang thi trắc nghiệm là
một quy luật tất yếu, nhằm có thể đánh giá chính xác hơn kiến thức của sinh viên
(tuy rằng đã có một số môn được áp dụng sang thi trắc nghiệm - chẳng hạn như
tiếng Anh, Hợp Ngữ...).
Mặc dù đã

luận văn để thực hiện đề tài.
o Chương 2. Cơ sở lý thuyết: trình bày sơ lược về các lý thuyết của xử lý
ảnh, của mạng nơron, cũng như ứng dụng của chúng trong đề tài.
o Chương 3. Thiết kế phần mềm: tài liệu phân tích và thiết kế chương
trình.
o Chương 4. Thực nghiệm, đánh giá và tổ
ng kết: nêu đánh giá về toàn bộ
đề tài, trình bày những kết quả đã đạt được cũng như các hạn chế của đề
tài, từ đó đề xuất những hướng nghiên cứu trong tương lai.

Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm

- 11 -
Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Yêu cầu thực tế và lý do thực hiện đề tài:
Trong những năm gần đây, việc thi cử luôn là một chủ đề thời sự rất được
quan tâm. Chuyện gian lận quay cóp trong các kỳ thi, kết quả điểm thi không chính
xác, thường theo ý kiến chủ quan của người chấm thi dẫn đến việc khiếu kiện, đáp
án kỳ thi tuyển sinh không nhất quán, rõ ràng, v.v..., hầu như năm nào cũng xảy ra,
gây nhiều bức xúc. Do đó, nhu cầu cần có một phương pháp thi – chủ y


Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 12 -
hỏi phải có thiết bị chuyên dụng với giá thành tương đối cao (vì thường có giải pháp
phần mềm riêng đi kèm). Muốn vậy, kỳ thi phải lớn và thu lệ phí đầu vào cao. Điều
này là không khả thi trong điều kiện của Việt Nam. Tiếp nữa, các mẫu bài thi có sẵn
cho các thiết bị chuyên dụng đó thường cố định, không khả chuyển, việc tạo ra các
mẫu mới là có nhưng khá khó khăn, phức t
ạp và tốn kém. Do vậy, đòi hỏi cần có
một giải pháp giải quyết toàn diện các bất cập đó là một đòi hỏi chính đáng.
1.2 Mục tiêu của đề tài:
Mục tiêu của đề tài là nhằm đưa ra một giải pháp cho phép tổ chức thi trắc
nghiệm, sao cho giá thành rẻ, có thể áp dụng ngay vào các trường học, chẳng hạn
như Khoa Công Nghệ Thông Tin của chúng ta. Ngoài ra, giải pháp còn phải cho
phép khả năng tạo lập, chỉnh sửa các biểu mẫu thi để phù hợp với nhu cầu trong
từng môn thi của mỗi kỳ thi.
1.3 Giải pháp hiện có:
Tại Việt Nam cũng như trên thế giới, các dụng cụ chuyên dụng dùng cho việc
thi trắc nghiệm đã có từ khá lâu, mà phổ biến nhất là máy chấm carbon dùng cho
các kỳ thi TOEFL hay IELTS. Đây là một thiết bị cho phép chấm bài hàng loạt
nhưng yêu cầu bài thi phải theo mẫu cố định ứng với máy chấm bài và đòi hỏi phải
có thiết bị in ấn chuyên biệt đi kèm. Bài thi sau khi được in ấn và xử lý bởi thiết bị
in ấn chuyên dụng sẽ có hình dạng nhất định theo quy định sẵn của máy chấm, có
các đánh dấu carbon trên nhiều vị trí của bài thi. Máy chấm carbon nhờ vào những
thành phần chuyên dụng đo nồng độ carbon, sẽ xác định đựơc các vị trí đánh dấu.
Từ đó tính toán ra được các vị trí để lấy thông tin thí sinh cũng như xác định kết quả
bài thi. Tuy nhiên, để cho kết quả được chính xác, thí sinh khi làm bài trên các mẫu
thi này, cần phải dùng bút chì carbon.
Như ta đã thấy, các thiết bị này còn có khuyết điểm lớn là giá thành cao, do
phải đi kèm với nhiều thiết bị chuyên biệt khác, và độ khả chuyển kém. Ứng với

ấn chuyên biệt, nên việc in màu cho bài thi là không khả thi. Giải pháp đưa ra sẽ là
dùng máy in đen trắng in hàng loạt, hoặc tiết kiệm chi phí hơn bằng cách in bản
mẫu và dùng máy photocopy để sao chép ra.
Vì dùng máy scan, nên việc bắt buộc bài thi đầu vào để chấm điểm phải đặt
chính xác vị
trí quy định là điều không khả thi. Bài thi sẽ được chấm chính xác khi
scan lệch không quá 5 độ. Từ các vị trí đánh dấu góc của bài thi được nhận dạng,
máy tính sẽ tính ra được các vị trí khác cần thiết trong bài nhờ vào các thông tin
trong bản mẫu thiết kế - hay còn gọi là mẫu chấm bài.
Tuy nhiên, do giải pháp này không dùng các thiết bị chuyên dụng để chấm bài,
nên các bài thi đầu vào cho máy tính sẽ không được chuẩn, từ đó việc chấm bài sẽ
tốn khá nhiều th
ời gian cho việc chuẩn hoá lại bài thi (thông qua nhận dạng) cũng Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 14 -
như kết quả chấm sẽ có lúc không được chính xác hoàn toàn như khi thực hiện bằng
thiết bị chuyên dụng.

Các ưu điểm và khuyết điểm của giải pháp mà luận văn đã chọn:
¾ Ưu điểm:
giá thành cho thiết bị sẽ rẻ hơn, do đã có sẵn. Các mẫu bài thi
cũng khả chuyển hơn, được thiết kế tuỳ theo nhu cầu của người dùng, có


Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 15 -
9 Phân tích, thiết kế và thực thi viết mã lệnh cho các thành phần của chương
trình tạo biễu mẫu bài thi trắc nghiệm.
9 Phân tích, xây dựng và tổ chức cơ sở dữ liệu để lưu trữ thông tin của mẫu bài
thi cũng như các đáp án đi kèm với mẫu bài thi đó.
9 Tìm hiểu các lý thuyết về xử lý ảnh, về nhận dạng giúp chuẩn hoá và đưa ra
kết quả cho các bài thi.
9
Tìm hiểu và ứng dụng mạng nơron trong việc nhận dạng chữ viết tay in từ
các bài thi.
Chương tiếp theo sẽ bàn về các lý thuyết được ứng dụng trong việc xây dựng
chương trình.

Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm

- 16 -
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Với hướng tiếp cận cho luận văn như đã được trình bày ở chương trước, ta

- 18 -

Hình 2-2 : Mẫu bài thi TOEFL Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 19 -
- Mẫu thi của kỳ thi sát hạch kỹ sư chất lượng Nhật Bản:

Hình 2-3: Mẫu thi của kỳ thi sát hạch Nhật Bản Phần mềm thiết kế và chấm điểm tự động biểu mẫu thi trắc nghiệm
- 20 -

Sau khi quan sát các biểu mẫu thi trắc nghiệm của một số kỳ thi chúng em có
nhận xét rằng một biểu mẫu thường gồm có những thành phần sau:
a) Phần thông tin thí sinh: