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

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Presentation Transcript


Entwurf wxocr

Verteidigung

Entwurf „wxOCR“

Matthias Jauernig

Michael Lahl


Entwurf wxocr

0. Gliederung

  • Einflussfaktoren

  • Grundsatzentscheidungen

  • Softwarearchitektur

    • 3.1Schichtenarchitektur

    • 3.2Änderungen zum Pflichtenheft

    • 3.3Klassendiagramm

    • 3.4Beschreibung der Systemkomponenten

    • 3.5Sequenzdiagramme

  • Arbeitsaufteilung


Entwurf wxocr

1. Einflussfaktoren

  • 1.1Einsatzbedingungen

    • Sequentieller Programmablauf

    • Entwurf als single user Applikation

  • 1.2Umgebungs-/Randbedingungen

    • OS: Windows / Linux  plattformübergreifende GUI mit wxWidgets

    • Keine Integration in bestehende Produkte  stand-alone-Applikation


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1. Einflussfaktoren

  • 1.3Bedingungen 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


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2. Grundsatzentscheidungen

  • 2.1Datenhaltung

    • Speicherung in „flachen“ Dateien

    • Keine DB-Anbindung

  • 2.2Verteilung im Netz

    • Keine Verteilung, lokale Applikation

    • Keine Netzwerkfunktionalität

  • 2.3Benutzungsoberfläche

    • UI-Toolkit wxWidgets  Erfüllung der Bedingung nach Plattformunabhängigkeit

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


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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


Entwurf wxocr

3. Softwarearchitektur

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3.1 Schichtenarchitektur


Entwurf wxocr

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


Entwurf wxocr

3. Softwarearchitektur

3.2 Änderungen zum Pflichtenheft


Entwurf wxocr

3. Softwarearchitektur

3.3 Klassendiagramm


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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)


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


Entwurf wxocr

3. Softwarearchitektur

3.4 Beschreibung der Systemkomponenten

3.4.1 Schicht 1: Eigentliche Anwendung

  • Von wxWidgets-Komponente wxApp abgeleitet

  • Anwendungserzeugung

  • Erstellung eines Frames


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3. Softwarearchitektur

2.b

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1.b

1.c

1.d

3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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.


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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1.c

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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1.b

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

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3.4 Beschreibung der Systemkomponenten


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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


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3. Softwarearchitektur

3.5 Sequenzdiagramme

3.5.1 Verdeutlichung der Bildverarbeitungs-Anpassbarkeit


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3. Softwarearchitektur

3.5 Sequenzdiagramme

3.5.2 Verdeutlichung der Erkennung eines Zeichens aus einem Bild


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4. Arbeitsaufteilung


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