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Entwurf „wxOCR“

Verteidigung. Entwurf „wxOCR“. Matthias Jauernig Michael Lahl. 0. Gliederung. Einflussfaktoren Grundsatzentscheidungen Softwarearchitektur 3.1 Schichtenarchitektur 3.2 Änderungen zum Pflichtenheft 3.3 Klassendiagramm 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.5 Sequenzdiagramme

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Entwurf „wxOCR“

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  1. Verteidigung Entwurf „wxOCR“ Matthias Jauernig Michael Lahl

  2. 0. Gliederung • Einflussfaktoren • Grundsatzentscheidungen • Softwarearchitektur • 3.1 Schichtenarchitektur • 3.2 Änderungen zum Pflichtenheft • 3.3 Klassendiagramm • 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten • 3.5 Sequenzdiagramme • Arbeitsaufteilung

  3. 1. 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

  4. 1. 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

  5. 2. 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

  6. 3. Softwarearchitektur 3.1 Schichtenarchitektur • 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

  7. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.1 Schichtenarchitektur

  8. 3. Softwarearchitektur 3.2 Änderungen zum Pflichtenheft • 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

  9. 3. Softwarearchitektur 3.2 Änderungen zum Pflichtenheft

  10. 3. Softwarearchitektur 3.3 Klassendiagramm

  11. 3. Softwarearchitektur 3.4 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)

  12. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  13. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • Von wxWidgets-Komponente wxApp abgeleitet • Anwendungserzeugung • Erstellung eines Frames

  14. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  15. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • Schnittstelle zwischen wxOCR (main), dem netTrainer, der Bildverarbeitung und dem Neuronalen Netz • Implementiert von den Teilapplikationen gemeinsam genutzte Funktionalitäten

  16. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  17. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • Von wxOCRRecog abgeleitet, fügt dieser Funktionalitäten hinzu, die vom Hauptprogramm zur Texterkennung aus einem Bild genutzt werden.

  18. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  19. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • Von wxOCRRecog abgeleitet • Hinzugefügte Funktionalität, z.B. Zeichensatz einlesen oder Neuronales Netz antrainieren und speichern • Zu lernende Zeichensätze werden in verketteter Liste (patternList) gespeichert

  20. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  21. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • 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

  22. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  23. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • 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

  24. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  25. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • 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

  26. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  27. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • 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

  28. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  29. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung • Verkettete Liste zum Speichern der eingelesenen Zeichensätze • Methoden zum Einfügen, Löschen und Umsetzen des aktuellen Zeichensatzes • Zugriff auf aktuelle Zeichensatz-Matrix mit [i] möglich

  30. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  31. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 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

  32. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  33. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 2: Benutzungsoberfläche • Fenster des netTrainers • Funktionen zum Handling von Zeichensätzen und Trainieren sowie Speichern des Neuronalen Netzes

  34. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  35. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 2: Benutzungsoberfläche • Von wxWidgets-Komponente wxDialog abgeleitet • Zweck ist das Anzeigen eines Informationsdialogs zum Projekt

  36. 3. Softwarearchitektur 2.b 2.a 1.a 1.b 1.c 1.d 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

  37. 3. Softwarearchitektur 3.4 Beschreibung der Systemkomponenten 3.4.1 Schicht 2: Benutzungsoberfläche • 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

  38. 3. Softwarearchitektur 3.5 Sequenzdiagramme 3.5.1 Verdeutlichung der Bildverarbeitungs-Anpassbarkeit

  39. 3. Softwarearchitektur 3.5 Sequenzdiagramme 3.5.2 Verdeutlichung der Erkennung eines Zeichens aus einem Bild

  40. 4. Arbeitsaufteilung

  41. Noch Fragen? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

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