Entwurf „wxOCR“

Entwurf „wxOCR“Entwurf „wxOCR“

Matthias JauernigMatthias Jauernig

Michael LahlMichael Lahl

VerteidigungVerteidigung

0. Gliederung0. Gliederung

1. Einflussfaktoren

2. Grundsatzentscheidungen

3. Softwarearchitektur

3.1 Schichtenarchitektur

3.2 Änderungen zum Pflichtenheft

3.3 Klassendiagramm

3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

3.5 Sequenzdiagramme

4. Arbeitsaufteilung

1. Einflussfaktoren1. Einflussfaktoren

1.1 Einsatzbedingungen

• Sequentieller Programmablauf

• Entwurf als single user Applikation

1.2 Umgebungs-/Randbedingungen

• OS: Windows / Linux plattformübergreifende GUI mit wxWidgets

• Keine Integration in bestehende Produkte stand-alone-Applikation

1. Einflussfaktoren1. Einflussfaktoren

1.3 Bedingungen aus Qualitätsanforderungen

• Anpassbarkeit/Austauschbarkeit, vor allem der Bildverarbeitungskomponente

• Aufteilung in Teilprogramme wxOCR (main) und wxOCR net Trainer, um das Neuronale Netz schon vorher anlernen zu können

2. Grundsatzentscheidungen2. Grundsatzentscheidungen

2.1 Datenhaltung• Speicherung in „flachen“ Dateien

• Keine DB-Anbindung

2.2 Verteilung im Netz• Keine Verteilung, lokale Applikation

• Keine Netzwerkfunktionalität

2.3 Benutzungsoberfläche• UI-Toolkit wxWidgets Erfüllung der

Bedingung nach Plattformunabhängigkeit

• Wahl von wxWidgets durch Wahl von C++ und Open-Source-Verfügbarkeit unter der GPL

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur

- Einsatz einer 2-Schichtenarchitektur:• Schicht 1: eigentliche Anwendung

• Schicht 2: Benutzungsoberfläche

- Begründung dieser Aufteilung:• Erlaubt übersichtliche Strukturierung

• Unterstützt Anpassbarkeit / Modularisierung

• Unterstützt unabhängige Entwicklung von Benutzungsoberfläche und Anwendung

• Keine 3 Schichten, da die wenigen Methoden zur Dateibehandlung eng an die Funktionalität gebunden sind

3.1 Schichtenarchitektur3.1 Schichtenarchitektur

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur3.1 Schichtenarchitektur3.1 Schichtenarchitektur

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Klassendiagramm aus Pflichtenheft grundlegend neu gestaltet / modularisiert:

- Klassen mit mehreren Funktionalitäten gesplittet

- Erfüllung der Forderung nach Anpassbarkeit, Änderbarkeit und Modularisierung

- Erhöhung der Übersichtlichkeit

- Paralleles Lernen mehrerer Zeichensätze möglich durch Nutzung einer Klasse für verkettete Listen

3.2 Änderungen zum Pflichtenheft3.2 Änderungen zum Pflichtenheft

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur3.2 Änderungen zum Pflichtenheft3.2 Änderungen zum Pflichtenheft

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur3.3 Klassendiagramm3.3 Klassendiagramm

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur3.4 Beschreibung der Systemkomponenten3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

Allgemein:

- Wert auf Nutzung oo Funktionalitäten: z.B. eigene polymorphe Klasse valmatrix<T>, welche auf den C++ Datentypen slice<T> und valarray<T> beruht

- Beim Neuronalen Netz Einsatz von float** anstelle von valmatrix<T> aus Performance-Gründen

- Nutzung von Exceptions, um Fehler abzufangen (vorrangig im Umgang mit Dateien)


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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung

• Von wxWidgets-Komponente wxApp abgeleitet• Anwendungserzeugung

• Erstellung eines Frames


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• Schnittstelle zwischen wxOCR (main), dem netTrainer, der Bildverarbeitung und dem Neuronalen Netz

• Implementiert von den Teilapplikationen gemeinsam genutzte Funktionalitäten


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• Von wxOCRRecog abgeleitet, fügt dieser Funktionalitäten hinzu, die vom Hauptprogramm zur Texterkennung aus einem Bild genutzt werden.


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• Von wxOCRRecog abgeleitet

• Hinzugefügte Funktionalität, z.B. Zeichensatz einlesen oder Neuronales Netz antrainieren und speichern

• Zu lernende Zeichensätze werden in verketteter Liste (patternList) gespeichert


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• Abstrakte Klasse• Vorlage für konkrete

Implementierungen der Bildverarbeitung

• Enthält Basisfunktionen, die genutzt werden können

• Leichte Anpassbarkeit durch Parametrisierung der wxOCRRecog-Klassen mit einem konkreten Bildverarbeitungsobjekt


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• Implementiert die abstrakten Methoden von wxOCRImageProc• Kann leicht durch eigene Implementierungen ersetzt werden• Stellt die Extrahierung von Mustern aus einem zuvor geladenen

Bild zur Verfügung


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• Stellt Funktionalität des Neuronalen Netzes zur Verfügung

• 3-Layer-Netz, feed forward, überwachtes Anlernen mittels Backpropagation möglich

• Wird hauptsächlich durch die Dimensionierungen und die Gewichtsmatrizen definiert

• Methoden zum Trainieren, Durchlaufen, Laden und Speichern des Netzes


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• Polymorphe Klasse für eine 2D-Matrix• Durch Operator-Überladung Zugriff mittels [i][j] möglich• Nutzung der Datentypen slice<T> und valarray<T> aus der C+

+ Standardbibliothek


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• Verkettete Liste zum Speichern der eingelesenen Zeichensätze• Methoden zum Einfügen, Löschen und Umsetzen des aktuellen

Zeichensatzes• Zugriff auf aktuelle Zeichensatz-Matrix mit [i] möglich


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3.4.1 Schicht 2: Benutzungsoberfläche

• Von wxWidgets-Komponente wxFrame abgeleitet• Stellt Fenster des Hauptprogramms zur Verfügung• Bild kann geladen und der daraus erkannte Text gespeichert

werden


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• Fenster des netTrainers• Funktionen zum Handling

von Zeichensätzen und Trainieren sowie Speichern des Neuronalen Netzes


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• Von wxWidgets-Komponente wxDialog abgeleitet• Zweck ist das Anzeigen eines Informationsdialogs zum Projekt


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• Abgeleitet von wxWidgets-Komponente wxTextCtrl• Erzeugt Texteingabe-Element, welches lediglich ganzzahlige

Eingaben im Intervall [0…10000[ akzeptiert• Z.B. zur Eingabe der Lernepochen des Neuronalen Netzes

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur3.5 Sequenzdiagramme3.5 Sequenzdiagramme

3.5.1 Verdeutlichung der Bildverarbeitungs-Anpassbarkeit

3. Softwarearchitektur3. Softwarearchitektur3.5 Sequenzdiagramme3.5 Sequenzdiagramme

3.5.2 Verdeutlichung der Erkennung eines Zeichens aus einem Bild

4. Arbeitsaufteilung4. Arbeitsaufteilung

Matthias JauernigMatthias Jauernig Michael LahlMichael Lahl

ProgrammierungProgrammierung

• Schicht 1: eigentliche Schicht 1: eigentliche AnwendungAnwendung

• Schicht 2: Benutz-Schicht 2: Benutz-ungsoberflächeungsoberfläche

• Unterstützend bei Unterstützend bei Schicht 1Schicht 1

DokumentationDokumentation

• Quelltextkommen-Quelltextkommen-tierungtierung

• ChangelogChangelog

• Dokumentationen für Dokumentationen für Endbenutzer und Endbenutzer und EntwicklerEntwickler

OrganisationOrganisation

• Administrator der Administrator der sourceforge.net-sourceforge.net-ProjektseiteProjektseite

• CVS-VerwalterCVS-Verwalter• Gestalter für die Gestalter für die

WebseiteWebseite

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