Разработка библиотеки нейросетевого распознавания рукописных символов на машиночитаемых бланках

Шалаева, Алёна Александровна Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Обработка экзаменационных бланков в ручную занимает большое количество времени, а существующие программые продукты не удовлетворяют требуемому уровню точности распознавания. В следствие этого, вознилка необходимость разработки библиотеки нейросетевого распознавания, которая удовлетворяет требуемому уровню точности. С помощью разработанной библиотеки нейросетевого распознавания рукописных символов осуществляется обработка машиночитаемых бланков. Данная работа представляет интерес для организаций осуществляющих проверку экзаменационных бланков.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 15
1 ОБЗОР АЛГОРИТМОВ И БИБЛИОТЕК НЕЙРОСЕТЕВОГО
РАСПОЗНАВАНИЯ…………………………………………………………………………………. 17
1.1 Искусственные нейронные сети…………………………………………………….. 17
1.1.1 Модель формального нейрона …………………………………………………. 17
1.1.2 Функция активации …………………………………………………………………. 18
1.1.3 Алгоритм обучения нейронной сети ………………………………………… 21
1.2 Архитектура нейронных сетей ………………………………………………………. 24
1.2.1 Нейросети прямого распространения ………………………………………. 24
1.2.2 Рекуррентные нейросети …………………………………………………………. 25
1.2.3 Сверточные нейронные сети ……………………………………………………. 26
1.3 Обзор библиотек машинного обучения …………………………………………. 30
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ……………………………………………… 34
2.1 Обучающая выборка …………………………………………………………………….. 34
2.2 Определение оптимальных параметров для реализации CNN ………… 37
2.3 Проектирование логической модели системы ……………………………….. 40
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………….. 43
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 44
4.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………. 44
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………….. 44
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………… 46
4.1.3 QuaD-анализ ……………………………………………………………………………. 47
4.1.4 SWOT-анализ ………………………………………………………………………….. 49
4.2 Определение возможных альтернатив разработки …………………………. 50
4.3 Организация и планирование работ ………………………………………………. 51
4.3.1 Продолжительность этапов работ ……………………………………………. 53
4.3.2 Расчет накопления технической готовности …………………………….. 57
4.4 Бюджет научно-технического исследования ………………………………….. 58
4.4.1 Расчет материальных затрат…………………………………………………….. 58
4.4.2 Расчет основной заработной платы исполнителей системы ……… 59
4.4.3 Расчет затрат по дополнительной заработной плате …………………. 60
4.4.4 Расчет отчислений во внебюджетные фонды …………………………… 61
4.4.5 Расчет накладных расходов……………………………………………………… 61
4.4.6 Формирование бюджета затрат проекта …………………………………… 62
4.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .. 62
4.6 Вывод …………………………………………………………………………………………… 65
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………. 67
5.1 Производственная безопасность ……………………………………………………. 67
5.2 Вредные производственные факторы…………………………………………….. 68
5.2.1 Повышенный уровень электромагнитных излучений ………………….. 68
5.2.2 Повышенные показатели микроклимата ……………………………………… 69
5.2.3 Повышенный уровень шума ……………………………………………………….. 70
5.2.4 Недостаточность освещенности рабочей зоны …………………………….. 70
5.2.5 Психофизические факторы ………………………………………………………… 71
5.3 Опасные производственные факторы ……………………………………………. 72
5.3.1 Опасность поражения электрическим током ……………………………. 72
5.3.2 Опасность возникновения пожара……………………………………………. 73
5.4 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 73
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 74
5.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………. 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………….. 90

В настоящее время для решения многих практических задач в
различных сферах человеческой деятельности широкое распространение
получили нейронные сети. Данные модели искусственного интеллекта
используются при диагностике, прогнозировании, в решении
оптимизационных задач, а также в задачах распознавания образов и анализа
изображений. Обладая высокой аппроксимирующей способностью,
нейронная сеть, обучившись на экспериментальных данных, способна решать
поставленные задачи с высокой степенью точности.
Целью данной работы является разработка библиотеки нейросетевого
распознавания символов на машиночитаемых бланках.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
изучение и анализ предметной области, выявление и документирование
требований к разрабатываемой библиотеке, проектирование архитектуры
ИНС, реализация функциональных возможностей и пользовательского
интерфейса.
Для решения данных задач, используются тип нейронных сетей,
называемый сверточным. Сверточная нейронная сеть (СНС) состоит из серии
слоев. Берётся изображение, пропускается через чередование свёрточных,
нелинейных слоев, и с помощью полносвязного слоя порождается вывод. В
качестве вывода может выступать класс или вероятность класса, которое
лучше всего описывает изображение.
В работе был проведен анализ уже существующих библиотек
нейросетевого распознавания. Вследствие, было принято решение разработки
данной библиотеки, позволяющей упростить процесс ее интеграции с
подсистемой предобработки и сегментации.
Объектом исследования в данной работе являет разработанная
сверточная нейросеть для распознавания объектов – рукописных символов.
Предметом исследования выступает разработка программного
продукта, содержащего в себе библиотеку нейросетевого распознавания.

Распознавание рукописного текста является одной из важнейших задач
при обработке машиночитаемых бланков. В качестве метода машинного
обучения были выбраны нейронные сети.
В данной работе был проведен сравнительный анализ использования
сверточной и простой нейронной сети, типа персептрон для распознавания
рукописных символов. В результате проведенных исследований было
установлено, что использования сверточной нейронной сети будет наиболее
оптимальным для распознавания рукописного текста. Преимуществом данной
сети является меньшее количество настраиваемых параметров и более высокая
точность распознавания символов.
Так же выявлена наиболее подходящая архитектура СНС.
Проанализированы алгоритмы оптимизации на основе метода градиентного
спуска. Выбрана функция активации нейронов. Произведено тестирование
уже существующих библиотек проводились с использованием базы данных
рукописных символов предоставленном предприятием, для которого был
разработан данный продукт.
Итогом проделанной работы является разработка библиотеки,
включающая в себя основные классы и функции необходимые для реализации
распознавания рукописных символов на машиночитаемых бланках. Точность
распознавания рукописных символов составила 96,4%.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Модернизация системы автоматизации АСУ ТП АО «Farg’onaazot»
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Интеграционный сервис передачи данных между АСУ ТП и MES
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Методы сегментации новообразований головного мозга
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)