1. 研究目的与意义
数学具有十分悠久的发展历史，并且它是科学研究中的基础学科，它不受语言的限制，能够通过简洁明了的数学字符可以让世界各地的人进行信息交流。而数学公式是数学的重要表现形式，它能够有逻辑的将复杂的公式定理表达给人们观看，具有准确性、直观性、易懂性等众多特点。但在识别数学计算式之中，出现了许多奇怪的问题。原因是由于一些数学符号含有多种含义，运算符号的含义有时会被用空间位置隐晦的表现出来等等。目前在许多文本中，大多数数学计算式都转化为图像保存，其中也含有了众多与数学计算式毫无关系的内容，这导致我们不能直接利用含有数学计算式的文本图像来处理。最后，即使我们就算得到了只包含了数学计算式的文本图像，它的字体也有极大的可能性是印刷体或者手写体。对于印刷体来说，它的其结构比较清晰，能够较为简便的识别出来，但手写公式的识别就要更多地考虑其拓扑结构，而且每个人在书写公式时都会有一些连笔的习惯，所以识别手写体公式的难度远远大于对文档扫描图像的识别。
随着许多学生学习强度的逐渐加大，作业量也随之逐渐增加，教师批改作业的任务量也在增加。每天的大部分时间，教师都参与到批改作业的重复性工作中，占用了大量的工作时间。这种低效的传统批改作业方式造成的问题日益突出。而学生家长也陷入了批改作业的问题。几乎每天，家长都要引导学生完成检查作业的工作，这需要花费大量的时间和精力。其中，数学计算式中的问题较多，在复杂的计算中很难发现错误。复杂计算的修正需要计算器工具的帮助，这需要耗费大量的精力。但作业是教学过程中的一个重要环节，对学生的学习起着至关重要的作用。解决这一问题是教育改革的重要举措。因此，将人工智能应用于教育领域，提供一个能够自动识别与计算的智能系统，是教育发展中急需解决的问题。
图像处理的发展为家庭作业批改问题提供了有效的解决方案。基于图像处理的数学计算式的识别与计算系统可以辅助教师进行教学工作，改变传统的作业批改方式，帮助教师减轻教学压力和工作量，教师可以快速完成批改过程并及时反馈给学生。家长也要摆脱繁重的查作业重复性工作，更加关注学生的学习情况，发现学习问题。通过自纠作业，学生可以发现问题，加深理解，培养自主学习意识，提高分析问题和解决问题的能力。因此，自动数学计算式的自动识别与计算系统在教育领域的应用有着无可比拟的教育价值和发展前景。
2. 研究内容与预期目标
本课题要求我们熟悉图像处理的相关知识，熟练运用Matlab或Python等语言进行编程设计，达到能够识别数学计算式并完成计算的目的。设计内容只要是几个方面：
（1）对含有数学计算式的图像进行预处理，以便接下来的进行。
（2）对图像中的数学计算式进行定位；
3. 研究方法与步骤
本课题需要我们了解许多图像处理相关的研究方法，并对这些研究方法进行实践分析，选出最适合的方法使用。以下是我查阅资料后准备采用的研究方法及步骤。
(1) 图像预处理：对图像进行灰度化、图像去噪、二值化、倾斜校正、 毛刺去除等操作。
(2) 确定计算式区域：运用投影法对图像中的数学计算式进行定位从而确定出数学计算式的具体位置。
4. 参考文献
[1]陈凯燕. 中文文档图像的数学公式定位[D]. 华中师范大学, 2016.
[2]胡玲琳, 张若男, 李培年,等. 手写数字体自动识别技术的研究现状[J]. 浙江万里学院学报,2015(02):72-78.
[3]刘琛. PDF图像数学公式定位算法改进研究[D]. 河北大学, 2016.
5. 工作计划
（1）2022.3.12022.3.14查阅资料，填写开题报告，完成外文资料的翻译。
（2）2022.3.15-2022.3.21学习matlab环境及图像处理的应用软件。
（3）2022.3.21-2022.4.7对计算式图像进行预处理，确定计算式区域以及的分割式中字符。
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