（计算机应用技术专业论文）工程图形考试自动评判系统的研究与开发.pdf

摘要 当前： 程图形考试基本上还是采取传统的笔试形式加上机操作进行，来测试学生掌握知 识的情况，因此工程图形的自动识别一直是当前远程教育中_ l 科课程考试的一个亟待解决的 问题。t 程图形考试自动评判系统的开发，对丁促进我国c a d 人才的培养，c a d 技术的推广， 使c a d 技术转化为生产力，具有较为重要的意义。 本文主要讨论了如何利用v i s u a lc 6 0 与o b j e c ta r x 为开发上具，并基丁图形数据 库和外部数据库技术，进行c a d 工程图形考试自动评判系统的开发与研究。着重阐述了实现 图形自动评判模块的思想、算法及自动评判过程中实体的属性提取以及对实体进行预处理、 处理的关键技术，并对考试系统的组成架构、运行环境、 二作模式进行了说明。 日前已经初步完成了工程图形考试自动评判系统的单机版测试及完善，实现了预期的目 标，各项功能也都满足了预期的要求，软件的稳定性也得到了测试。 关键词o b j e c t a r x ，实体，考试，数据库，自动识别 a b s t r a c t e n g i n e e r i n gg r a p h i c se x a m i n a t i o ni sm o s t l yc a r r i e do u tb yw r i t t e ne x a m i n a t i o na n do p e r a t i o n o i lt h e c o m p u t e r t ot e s tt h e s t u d e n t s g n pk n o w l e d g e ，s oe n g i n e e r i n gg r a p h i c s a u t o m a t i c r e c o g n i t i o ni s o n eo ft h ee x i g e n tp r o b l e m si nt h ec u r r e n te n g i n e e r i n gc o u r s ee x a m i n a t i o no ft h e d i s t a n c ee d u c a t i o nt h ed e v e l o p m e n to ft h ee n g i n e e r i n gg r a p h i c sa u t o m a t i cg r a d i n ge x a m i n a t i o n s y s t e mh a sg r e a ts i g n i f i c a n c ei nd e v e l o p i n gt h ec a dt e c h n o l o g ya b i l i t y ，s p r e a d i n gt h ec a d t e c h n o l o g ya n dt r a n s l a t i n gi ti n t op r o d u c t i v i t y t h i sp a p e rm a i n l yd i s c u s s e sh o wt or e s e a r c ha n dd e v e l o pt h ec a d e n g i n e e r i n gg r a p h i c st e s t a u t o m a t i cg r a d i n gs y s t e mb a s e do ng r a p h i c sd a t a b a s ea n de x t e r n a ld a t a b a s et e c h n o l o g yw i t ht h e v i s u a lc + + i d ea n do b j e c ta r xk i ta st h ei n s t r u m e n t s i td e s c r i b e se m p h a t i c a l l yt h ei d e aa n d a r i t h m e t i co fi m p l e m e n t i n gg r a p h i c sa u t o m a t i cg r a d i n gm o d u l e ，a n dt h ek e yt e c h n o l o g yo ft h e e x t r a c tp r o p e r t i e so ft h ee n t i t i e sa n dc a r r yt h r o u g h p r e t r e a t m e n ta n dp r o c e s s i n gd u r i n ga u t o m a t i c g r a d i n g i ta l s od e s c r i b e s t h ef r a m e w o r k ，r u n n i n ge n v i r o n m e n ta n dw o r km o d e lo f t h et e s ts y s t e m g r a p h i c sa u t o m a t i ci d e n t i f y i n gi sb a s e do na r t i f i c i a li n t e l l i g e n c et e c h n o l o g ya n dd e a l sw i t ht h e c h o c k p o i n tp r o b l e mo f e n g i n e e r i n g c o u r s et e s to f t h ed i s t a n c ee d u c a t i o n c u r r e n t l yt e s ta n dm o d i f i c a t i o no ft h es t a n d - a l o n er e l e a s eh a sb e e nf i n i s h e d ，t h ea n t i c i p a t i v e t a r g e t h a sb e e ni m p l e m e n t e d ，a l lt h ef u n c t i o n p r o s p e c t i v ed e m a n d sh a v e b e e nm e t ，a n dt h e s t a b i l i t yo f s y s t e m h a sb e e nt e s t e d k e y w o r d s0 b j e c ta r x ，e n t i t y , t e s t ，d a t a b a s e ，a u t o m a t i cr e c o g n i t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本课题所做的任何贡献均在论文中作了明确 的说明，并表示了感谢。 研究生躲劲闺军瞄间 怍占其 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名 锨圈绎 时间：渺乒年石月尹日 新躲降李匕 帆加年6 月一，夕同 韭! 垒些尘兰堡主兰竺笙苎 第一章绪论 第一章绪论 1 1 计算机图形技术的发展简史 现在计算机绘图在众多领域中得到了迅速的、日益广泛的应用，在一定意义上可以说，它 是计算机技术、图形图像处理技术及现代工程设计技术发展、交汇和融合的硕果。 计算机绘图是伴随着计算机软、硬件技术和计算机图形学技术的进步而迅速发展成长起来 的。1 9 4 6 年，世界上第一台电子计算机“e n i a c ”的诞生揭开了人类历史的新篇章。在这崭新的计 算机时代，人类的一切活动都试图“搭乘”这一目前看来是最快的时代列车一电子计算机。作为 人类最重要的、创造性的高级智能活动的t 程设计，最早和最紧密地与计算机结缘是最自然不过 的事情了，由此产生和发展了计算机辅助绘图技术。计算机辅助绘图技术的发展大致可分为以卜 四个阶段。 第一一阶段可称为绘图技术的酝酿和准备阶段( 1 9 4 6 1 9 6 0 ) 。1 9 5 0 年，第一台图形显示器 作为美国麻省理上学院( m i t ) “旋风”1 号( w h i r l w i n d ) 计算机的附件诞生了。1 9 5 8 年，美国c a l c o m p 公司将联机的数字记录仪发展成为滚筒式绘图仪；g e r b e r 公司根据数控铣床原理研制了平板式绘 图仪。2 0 世纪5 0 年代末期，麻省理t 学院( m i t ) 在“旋风”计算机上开发的s a g e 空防系统中， 第一次使_ f = j 了具有控制功能的c r t 显示器和光笔。继之，类似的技术也在工程设计与生产过程 中得到使用。以上种种，可算做是最早的计算机辅助绘图输入、输出设备和“交互式图形系统” 的雏形。 第二阶段是计算机辅助绘图技术的形成与发展阶段( 1 9 6 1 1 9 7 0 ) 。1 9 6 2 年，d t r o s s 币机械工程系的sa c o o n s 合作，开始探索计算机辅助绘图的可能。c o o n s 在题为计算机绘图 需求纲要的报告中，对计算机绘图作了如下的描绘：设计者坐在显示器前用光笔操作，从概念 设计、生产设计直到制造，都通过人机对话方式获得计算机的协助。这在当时只是科学家的梦想， 但后来这个梦想逐步变成了现实。与此同时，另一个具有划时代意义的工作由m i t 的林肯研究所 完成。i es u t h e r l a n d 提出了崩光笔在显示器上选取、定位图形要素的s k e t c h - p a d 系统。使用该系 统，设计者可以在控制台上对问题及问题的解决直接通信，实现了人机对话式的交互作业，通常 要花几周时间的一些t 作，在这里只要l o 1 5 分钟就能完成。这个系统为交互式图形学和计算 机辅助绘图技术奠定了基础。同时，他在论文还提出了一些基本概念和技术，以及分层存储符号 和图素的数据结构等奠定了计算机图形学和c a d 理论技术基础。并且在论文中还证明了交互式 训算机图形学及计算机辅助绘图技术是可行的、具有重人应用价值和广阔前景的研究领域，从而 确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位，也确定了c a d 技术作为。个崭新的 学科领域。 第三阶段是计算机辅助绘图进入实j _ | j 化的阶段( 1 9 7 1 1 9 8 0 ) 。在这1 0 年中，交互式计 算机图形技术日臻成熟并在各国上程技术界得到越来越广泛的应用。许多新的更加完备的图形设 备( 例如：x e r o x 公司的数字化鼠标器) 、图形系统和和商崩c a d 软f l ：不断地研制来，各种 论文、文献、教程和学术会议大量涌现。面对计算机图形学与c a d 技术的发展形势，1 9 7 4 年， 美国国家标准化局( a n s i ) 召开了a c ms i g g r a p hj 一作会议，讨论制定图形软件功能的标准 化问题。1 9 7 7 年到1 9 7 9 年，美国计算机协会( a c m ) 多次开会，致力于有关图形标准的研究、 制定与审核。随后，国际标准化组织i s o 通过并发布r 计算机图形技术标准c g i ) ) 、计算机 图元文件标准c g m ) ) 、计算机图形核一1 3 系统标准g k s ) ) 等标准。这样标准的制定和发布进一 步促进了计算机幽形学和c a d 技术的发展，涌现出了诸如美国c v 公司的c a d d s 、美国s d r c 公司的i - d e a s 、美国m d 公司的u g i i 、美国c d c 公司的i c e m 、英国剑桥c i s 公司的m e d u s a 等一大批优秀的c a d 软件。这些软件被广泛地应用于机械、汽车、航空、建筑、石化、电脑、 家电、矿冶、造船等工程领域的产品和工程设计中，辅助或替代人们完成诸如设计方案拟定、实 体建模、优化设计、分析计算、图样绘制、干涉检查、模拟试验、筹工备料、编撰文档、t 艺规 划、数控加工程度生成、部件和整机的装配与调整、质量监测与控制以及企业生产管理等各项工 作。 第四阶段是计算机辅助绘图技术的普及与提高阶段( 1 9 8 1 至今) 。由于早期的计算机1 r 常 昂贵，最甲使用的计算机辅助绘图、设计、制造、分析系统都是集中式主机型系统，限制了c a d 技术的快速普及。进入9 0 年代以米，随着个人计算机( p c ) 的飞速发展，其性能迅速赶上了1 0 年 前高档工作站的性能。由于个人计算机的价格低、使用方便，以个人计算机为硬件平台的计算机 辅助绘图、设计、制造、分析系统迅速崛起，市场逐步扩大，个人计算机已逐步成为计算机绘图 的主流机型。其次由于因特( i n t e r n e t ) 的飞速发展，目前已经把世界上各种类型的计算机如大、 中、小型机、工作站和个人计算机连接成一个有机的整体，实现全球范围的资源共享、数据共享 币i 设备共享。利用成熟的i n t e m e t 技术建立企业内部网络( i n t r a n e t ) ，从而将计算机辅助绘图、设 计、分析、制造和管理系统密切地联系在一起相互协作，已经在各种企业中迅速推广和普及。 由于计算机软、硬件技术，特别是多媒体技术的发展，使得计算机信息，尤其是图形信息的 输入输出可选择多种多样的手段、模式和格式，可满足多种层次的需求和达到多种等级的效果， 极人地提高了c a d 静、动态模型的真实感、现场感和实用性。其次设计方法、手段的发展也向 c a d 技术提出了更高的要求。例如集成系统、并行工程、虚拟设计、基丁网络的协同设汁等对 一程产品的c a d 模型、j _ ：程数据的交换和集成管理及相应的工业标准的要求，c a d 技术必须提 高自身水平以满足这些要求。最后是c a d 数字建模、图形图像算法、变量及参数化设计、特征 造型、分数维造型等都使c a d 技术自身得到不断的提高和完善。 计算机绘图的现状与发展计算机技术为工科设计带来了革命性的变革，反过来计算机在各行 各、j k 中的应用电推动了计算机技术的迅速发艘。新的设备、新的操作系统、新的软件、新的数据 交换标准，止在迅速扩大计算机在i ：业中的应1 l j 范同，掀起一场新技术革命的浪潮，成为2 0 世 纪全球最杰山的i ：程技术成果。 2 1 2 计算机图形技术的特点 计算机绘图是一种用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法和技术，是 一门多学科综合应用的新技术。计算机在很多方面都可以协助人来更好地完成t 作，从而进一步 实现设计自动化。 到目前为止计算机应用已经渗透到了机械产品生产的各个环节。利用计算机可以进行产品的 计算机绘图( c o m p u t e r a i d e d d e s i g n ) 、计算机辅助绘 ( c o m p u t e r a i d e d d r a w i n g ) 、计算机辅 助制造( c a m ) 、计算机辅助工程分析( c a e ) 、计算机辅助工艺规划( c a p p ) 、产品数据管理( p d m ) 、 企、i k 资源计划( e r p ) 等。这些技术一开始是备自独立、平行地开发应用的，因而被称为孤岛技术。 由于在技术上和应用k 都密切相关，后来在t 程实践中这些技术逐渐结合在一起，为企业带来了 更人的经济效益。计算机辅助绘图主要解决机械制图问题，是计算机绘图的一个组成部分，也 是计算机绘图的一个霞要的应用领域。c a d 系统准确地讲是指计算机绘图系统，其内容涵盖产 品设计的各个方面。 c a d 技术是一项综合性的，集计算机图形学、数据库、网络通讯等计算机及其它领域知识 于。体的高新技术；是先进制造技术的重要组成部分；也是提高设计水平、缩短产品开发周期、 增强行业竞争能力的一项关键技术。 c a d 能够提高产品的设计质量，缩短科研和新产品开发周期，降低消耗，提高新产品的可 信度，大幅度提高劳动生产率，实现脑力劳动自动化。总体来讲，c a d 系统具有以下优点： 1 、产品开发周期：由于计算机运算速度及数据查询速度极快，用户根据设计目标向计算机 发指令，计算机则根据人的意图做出反应。对特定的产品，利用专门的软件或程序，设计速度 可以提高儿十倍。由于计算机能够直观地将设计结果展示出来，设计者根据计算机的显示可以做 出快速的反应。在计算机上修改设计比在图纸上修改要容易得多，而且计算机能提供复制、查询 等功能。因此采用c a d 系统能够极大地提高设计效率。 2 、产品设计质量：由于计算精度高和便于优化设计，设计人员在具备专业知识的基础上， 利川c a d 手段可以完成更高质量的设计。设计人员利用实体造型可以直观地在计算机中将产品 制作 来。采用先进的参数化设计、全相关数据库技术可以最大限度地避免设计上的疏忽。 3 、生产成本：由于c a d 能够缩短设计、加工和装配的时间，降低废品率，减少库存，所以 将人人降低企业的生产成本。 4 、管理水平：c a d 系统所生成的设计结果主要是计算机数据，保存和检索都比较容易。在 已经建立企业内部网的前提下，采用产品数据管理技术易于实现全局性的管理，提高企业的管理 水平。 尽管c a d 系统功能非常强人，但如果没有人能够上e 确地操作和使用，c a d 系统根本不可能 产生经济效益。c a d 对操作者的专业知识、外语能力利计算机水平要求较高。技术人员一般需 要较k 的时间熟悉c a d ，了解其功能年用法。冈此培养优秀的c a d 系统使用人员是当务之急。 1 3 计算机图形技术的应用及前景 计算机绘图从最初的开始月；j 于机械行业，到现在c a d 已是一个包括范围很广的概念。概括 来说，c a d 的设计对象有两大类，一类是机械、电气、电子、轻上和纺织产品；另一类是l 程 建筑。而如今，c a d 技术的应用范嗣已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域，产生 了巨人的经济及社会效益，有着广泛的席川前景。 目前，我国从国外引进的c a d 软件有好几十种，国内的一些科研机构、高校和软件公司也 都立足于国内，开发出r 自己的c a d 软件，并投放市场，我国的c a d 技术应用呈现出一片欣欣 向荣的景象。 c a d 是2 0 世纪全球最杰山的工程技术成果之一，是跨世纪的国家关键技术。因此c a d 技 术的发展与应用水平已成为衡量一个国家上业现代化的重要标志，在一定程度上反映出一个国家 的综合实力。 推广c a d 技术是提高产品和工程设计技术水平的一项重人措施，企业在激烈的市场竞争中 要想立于不败之地，就必须以新产品为龙头，以c a d 技术应用为手段，使其转化为生产力，推 动企业快速发展。 在企业中应用c a d 系统，首先是为了改变传统的设计、生产、管理模式，建立一种新的设 计、生产、营销管理体制。最终将企业的人、财、物、产、经、销信息用计算机统一管理、科学 决策、提高效益、实现企业的信息化。c a d 技术是企业争夺市场份额和生存发展的不可缺少的 手段。现在国际上几乎所有重人工程都实行招标承包的制度。如果没有用c a d 系统绘制的上程 总体设计方案和相应的投标文档，连投标的资格都没有。可以说c a d 技术己成为企业进入世界 市场的“入场券”。 1 4 计算机图形软件的现状 8 0 年代后期国际上流行的c a d 软件主要以i - d e a s 、u g i i 、e u c l i d - i s ，p r o e n g i n e e r 和 c a d d s 5 为主，运行的硬件以工作站为主，近年来，由于微机性能有了很大提高，如p r o e n g i n e e r i - d w a sc a d s 5 等软件向微机w i n d o w s 或w i n d o w s 9 5 上移植。目前市场上最有影响的软件有： p r o e n g i n e e ri - d f a su g i ie u c l i d i sc a d d s 5a u t oc a d 这六人软件占全世界机械c a d 软件市场 的7 0 以上。 a u t o c a d 是美国a u t o d e s k 公司的软件产品，在全世界用户最多国内用户也最多，占微机c a d 市场的5 0 以上，主要用于计算机绘图。 美国a u t o d e s k 公司以市场为先导，在c a d 软件市场f i 据着重要的位置。a u t o c a d 是美国 丌发c a d 软件的a u t o d e s k 公司的主要软件产晶，是目前世界上廊用最广泛的c a d 软什。以 是a ui o d e s k 公司的发展简史： 中国农业大学硕上学位论叟 第一章绪论 1 9 8 2 年1 月由j o h nw a l k e r 和d a nd r a k e 组建了一个由1 3 个程序员组成的小型的软 件公司，公司资本仅5 万余美元。剑1 9 8 2 年1 2 月，在s - 1 0 0 和z _ 8 0 计算机上推山a u t oc a d l0 版，软件功能极其有限。 1 9 8 3 年1 月，公司在i b mp c 和v i c t o r - 9 0 0 0 上推出a u t oc a d l 1 版，接着推出德文和法 文版。 1 9 8 4 年1 月，建立了第一个a u t o c a d 用户协会，并建立了正式的a u t o c a d 软件培训中心， 推出a u t oc a d 20 版，用户数达到1 万个，年度销售额达到1 2 0 万美元。 1 9 8 5 年1 月公布销售额达到9 8 0 万美元，1 2 月推出a u t oc a d 2 1 8 版，正式用户数达到3 5 万个。 1 9 8 6 年1 月公布销售额达到2 9 5 0 万美元，推出a u t o c a d 2 5 和2 6 版，用户数达到5 万个。 1 9 8 7 年1 月公布销售额达到5 2 3 0 万美元，推出a u t o c a d 9 0 版，用户数达到1 0 万个。 1 9 8 8 年1 月公布销售额达到7 9 2 0 万美元，5 月推山a u t o c a d l 0 0 版，用户数达到1 5 万个。 此后几年又先后推山a u t oc a dr 1 1 、r 1 2 、r 1 3 、r 1 4 直至现在的2 0 0 4 等版本。 成立于1 9 8 2 年的a u t o d e s k 公司在1 9 8 6 年被美国商业周刊评选为全美6 4 0 0 个小型企业 中经济增长最快，经济效益最好的企业。到了1 9 9 1 年，a u t o d e s k 公司在个人微机机械 c a d c a e c a m 世界软件市场中占有3 7 的市场份额，位居美国同类公司的首位。在短短的十年 中a u t o d e s k 公司就由一个小型软件公司发展成为世界c a d c a e c a m 领域里影响巨人的知 名企业。它的主要产品a u t oc a d 软什也由一个在1 6 位机上运行的功能极为有限的绘图软件发 展成为寸h = 界c a d c a m 领域里应用最广的功能强大的c a d 软件。 1 5 项目背景 随着当前网络技术的日渐完善和成熟，人们接受知识的方式也在改变。因此基于网络的远程 教育山现了，而且己经愈来愈成为传统教育不可分割的延伸。当前，网络教育很快将会成为人们 接受再教育和终身教育的主要形式。通过网络，人们可以不受时间和空间的限制，随时随地选学 任何地方的任何课程。而基丁网络的远程考试系统则是远程教育考核的重要组成部分和核心部 分，网络教育的发展对网上考试的发展也捉山了迫切的要求。现有的网络教学只是把课件和教学 素材摆放在网上，没有一个远程综合测试的手段和学生沟通，明显的缺乏互动学习的特性。 周而完善的网上考试系统的开发能够弥补网络教学缺乏综合测试能力的不足，充分的发挥网 络可以容纳和组织人量信息的能力，能够提高互动学习的乐趣。网上考试系统对于学科成绩的考 核具有1 一泛而深远的意义，它具有低廉的成本投入与完善的管理功能等优势，将会成为现代学校 实现高效率、低成本、电子化办公与资源利用的有效方式。它不仅能够尽最大可能的悼省人力物 力，而且能够克服地理何置对考试的限制，更能够挡住人情关，确保全体考生公平竞争。它能够 极人地捉高考试的科学性、先进性、公正性，真正实现无纸化考试，实现“远程考试”。 中围农业大学硕上学位论文 第一章绪论 9 0 年代以来，从事科研和应用开发c a d 的技术人员认识到，要进一步提高c a d 技术的应 _ l j 效果，要让c a d 技术成为生产力，最关键的是：加强对技术人员的技术培训i 和c a d 软件的培 训i ，让设计人员都用上、会用c a d 系统。而其中a u t o c a d 在全世界用户最多，国内用户也最多， 占微机c a d 市场的5 0 以上，a u t o c a d 已成为当今世界使用最为广泛的c a d 系统。由于a u t o c a d 的影响巨大，因而在许多高等院校它也成了。人工科学生学习计算机绘图和计算机绘图的 教学软件，这使它的影响更加扎根于青年学生的脑海中，无形中这些高等院校为a u t o d e s k 公 司义务地培养了许多潜在的客户。而且随着以a u t o c a d 作为二次开发平台的软件越来越多，所 以人们熟练掌握a u t oc a d 就显得十分必要了。 尽管c a d 技术在我们国家推广了这么多年，在人多数院校里，都开设有c a d 课程，但是， 直到目前为此，工程图形考试基本上都还是采取传统的笔试形式加上机操作进行，来测试学生掌 握知识的情况，还没有人开发过合适的有关工程图形考试的自动评判系统。因此，基于a u t oc a d 图形平台的t 程图形考试自动评判系统的开发，为促进我国c a d 人才的培养，c a d 技术的推广， 使c a d 技术转化为生产力，具有较为重要的意义。 1 6 问题的提出 目前，虽然已经有许多比较完善的考试系统，针对客观题( 如选择题、判断题) 和主观题( 如 问答题、作文题) 都已经有相当成熟的算法，而且还充分结合多媒体技术的优势，可以测试一些 语音题，图文题等。但是，由于工程图形与一般的考试题目相比，有自身的特殊性：首先它是图 形，其次它是以矢量形式存储的，因此一般的考试判别算法并不适用工程图形。因此目前的工程 幽形考试基本上还都是采取传统的笔试形式加上机操作进行，还没有合适的针对工程图形的考试 系统来测试学生掌握知识的情况。因此本系统着重于解决图形考试系统中的工程图形的自动判别 问题，并考虑到对图形数据库的操作和图形自动判别过程中可能出现的各种问题，在此基础上提 出了切施可行的算法，使系统真正实现了t 程划形考试的自动判别。 1 7 主要研究内容 由于完整的工程图形考试自动评判系统过于庞大，所以此系统分阶段进行开发。前期的首要 j 作就是解决图形的判别的基本算法问题。主要实现以f 功能： 1 、账号( 包括考生及教师) 管理及试题库管理 2 、随机选题或者指定试题及根据参数读入相应考题数据 3 、考试过程中各类参数跟踪及状态控制 4 、断点续考功能及考试过程中状态的随时记录 5 、考生图形答案的图层自动转换及再类实体的预处理和比较 6 、考试成绩及判别过程的记录，并为后续开发预留接口 本文旨在解决图形学考试的自动评判中所涉及到基本算法问题，解决： 程图形考试自动评判 系统的核心问题，使系统能够应对考试过程中f | j 现的各种情况，真止实现一i ：程图形的自动判别。 中国农业大学硕十学位论文 第二章a u t oc a d 二次开发技术栅述 第二章a u t o o a d 二次开发技术概述 2 1 a u t o o a d 二次开发语言概述 a u t o c a d 荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要原因之是因为它具有开放的体系结构。它 允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，能最大限度地满足用户 的特殊要求。a u t o c a d 第一版于1 9 8 2 年1 1 月由a u t o d e s k 公司推出，随后不断地推出新的版 本，直至目前大家广泛使用的2 0 0 0 、2 0 0 0 i 、2 0 0 2 及最新版本a u t o c a d2 0 0 4 ，其二次开发语言 及_ 具也在不断地涌现，主要有以下几种： l 、a u t o l i s p a u t o l i s p 的源于l i s tp r o c e s s i n gl a n g u a g e ，它出现于1 9 8 5 年推出的a u t o c a dr 21 8 中，是 一种嵌入在a u t o c a d 内部的编程语言，是l i s p 原版的一个子集，它一直是低版本a u t o c a d 的 首选编程语言。它是一种表处理语言，任何一个语句键入后就能马上执行，它对于交互式的程序 开发非常方便。其缺点是继承了l i s p 语言的编程规则而导致繁多的括号。 2 、a d s a d s 的全名是a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ，它是a u t o c a d 的c 语言开发系统，a d s 本 质上是一组可以用c 语言编写a u t o c a d 应用程序的头文件和目标库，它直接利用用户熟悉的箨 种流行的c 语言编译器，将应用程序编译成可执行的文件在a u t o c a d 环境下运行，这种可以在 a u t o c a d 环境中直接运行的可执行文件叫做a d s 应用程序。a d s 由于其速度快，又采用结构化 的编程体系，因而很适合于高强度的数据处理，如二次开发的机械设计c a d 、工程分析c a d 、 建筑结构c a d 、十木工程c a d 、化学工程c a d 、电气工程c a d 等。 3 、o b j e c t a r x o b j e c t a r x 是最新的开发a u t 0 c a d 应用程序的工具，它以c + + 为编程语言，采用先进的面 向对象的编程原理，提供可与a u t o c a d 直接交互的开发环境，能使用户方便快捷地开发出高效 简明的a u t o c a d 应用程序。o b j e e t a r x 并没有包含在a u t o c a d 中，它能够对a u t o c a d 的所有 事务进行完整的、先进的、面向对象的设计与开发，并且开发的应用程序速度更快、集成度更高、 稳定性更强。o b j e c t a r x 从本质上讲，是一种特定的c + 十编程环境，它包括一组动态链接库( d l l ) ， 这些库与a u t o c a d 在同一地址空间运行并能直接利用a u t o c a d 核心数据结构和代码，库中包含 一组通削工具，使得二次开发者可以充分利用a u t o c a d 的开放结构，直接访问a u t o c a d 数据库 结构、图形系统以及c a d 儿何造型核心，以便能在运行期间实时扩展a u t o c a d 的功能，创建能 全面享受a u t o c a d 固有命令的新命令。o b j e c t a r x 的核心是两组关键的a p i ，即a c d b ( a u t oc a d 数据库) 和a c e d ( a u t oc a d 编译器) ，另外还有其它的一些重要库组件，如a e r x ( a u t oc a d 实时 扩展) 、a c g i ( a u t oc a d 图形接口) 、a c g e ( a u t oc a d 几何库) 、a d s r x ( a u t o c a d 开发系统实时 扩展1 。o b j e c t a r x 还可以按需要加载应用程序；使用o b j e e t a r x 进行应用开发还可以在同一水 甲j i 与w i n d o w s 系统集成，并与其它w i n d o w s 麻州程序实现交互操作。 中国农业人学硕士学位论文 第二章a u t oc a d2 2 次开发技术概述 4 、v i s u a l l i s p v i s u a l l i s p 已经被完整地集成到a u t o c a d2 0 0 0 及以后的版本中，它为开发者提供了旅新的、 增强的集成开发环境，一改过去在a u t o c a d 中内嵌a t u o l i s p 运行引擎的机制，这样开发者可以 直接使j = ja u t o c a d 中的对象和反应器，进行更底层的开发。其特点为自身是a u t o c a d2 0 0 0 中 默认的代码编辑：已艮；用它开发a u t o l i s p 程序的时间被大大地缩短，原始代码能被保密，以防 盗版和被更改：能帮助大家使用a c t i v e x 对象及其事件；使用了流行的有色代码编辑器和完善的 凋试t 具，使大家很容易创建和分析l i s p 程序的运行情况。在v i s u a l l i s p 中新增了一些函数： 如基丁a u t o l i s p 的a c t i v e x c o m 自动化操作接口；用于执行基于a u t oc a d 内部事件的l i s p 程序的对象反应器；新增了能够对操作系统文件进行操作的函数。 5 、v b a v b a 即m c r o s o f lo f f i c e 中的v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ，它被集成到a u t o c a d2 0 0 0 中。 v b a 为开发者提供了一种新的选择，也为用户访问a u t o c a d2 0 0 0 中丰富的技术框架打开一条新 的通道。v b a 和a u t o c a d2 0 0 0 中强大的a c t i v e x 自动化对象模型的结合，代表了一种新型的定 制a u t o c a d 的模式构架。通过v b a ，我们可以操作a u t o c a d ，控制a c t i v e x 和其它一些应用程 序，使之相互之间发生互易活动。 6 、v i s u a lj a v a j a v a 是最早由s u n 公司创建的一种颇具魅力的程序设计语言，它是针对嵌入系统而设计的。 像许多开发语言一样，j a v a 是一组实时库的集合，可为软件开发者提供多种工具来创建软件，管 理用户接口，进行网络通讯、发布应用程序等。对a u t o c a d 用户和开发者而言，j a v a 代表着新 一代的编程语言，它主要用于开发出全新的优秀产品。 a u t oc a d 为我们提供了完整的、高性能的、面向对象的c a d 程序开发环境，为用户和开发 者提供了多种新的选择，使得对a u t o c a d _ 二次开发和定制变得轻松而容易。 2 2 o b j e c t a r x 技术 o b j e c t a r x 是a u t o d e s k 公司针对a u t o c a d 平台上的二次开发而推出的一个开发软件包，它 提供了以c + + 为基础的面向对象的开发环境及应用程序接口，能真正快速的访问a u t o c a d 图形 数据库。 o b j e c t a r x 目前最新的版本是o b j e c t a r x 2 0 0 5 ，它在原有o b j e c t a r x 的基础上，特别增加了 x m l 的支持。x m l 是可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 。它是应用软件与i n t e m e t 的接口。通过支持x m l ，为o b j c c t m l ) ( 开发网络协作应用提供了有力的支持。 与以往的a u t u c a d 二次开发工具a u t o l i s p 和a d s 不同，o b j e c t a r x 应用程序是一个d l l ( 动态链接库) ，共享a u t o c a d 的地址空间，对a u t o c a d 进行直接函数调用。所以，使用a r x 编程的函数的执行速度得以大大提高。用户可以向o b j e c t a r x 编程环境添加新类，并可以导山它 ”j 为其它程序所_ e 1 = j 。削户创建的o b j e c t a r x 实体实际上与a u t o c a d 内置的实体是没有区别的。 川户l u 以在运行时间向己存在的a u t o c a d 类添加函数以扩展o b j e c t a r x 协议。a r x 类库采川了 标准的c + + 类库的封装形式，这也人人提高了稗序员编程的可靠度和效率。 9 中同农业人学硕士学位论文第二章a u t o c a d 一次开发技术概述 o b j e c t a r x 编程环境提供了一个面向对象的c + + 应用程序开发界面，使开发者能够使崩、定 做和扩展a u t o c a d 。o b j e c t a r x 库包括各种各样的上具，可以使应用程序开发者方便地利h j a u t o c a d 的开放结构，这些1 具可以方便应用程序对a u t o c a d 数据库结构、图形系统和本地命 令直接访问。另外。这些库被设计得可以与v i s u a ll i s p 及其它戍削程序开发界面协同工作，以 便开发者可以根据自己的需要和经验米选择最适合的开发上具。 作为一个开发者，用户可以使用o b j e c t a r x 完成以下任务： 1 、访问a u t o c a d 数据库 2 、与a u t o c a d 编辑器交互作用 3 、使用m f c 创建用户界面 4 、支持多文档界面 5 、创建白定义的类 6 、建立复杂的应用程序 7 、与其它编程环境交互作用 2 21 访问a u t o o a d 数据库 一个a u t o c a d 图形是保存在数据库中对象的集合。这些对象不但表示图形实体，而且也表 示了如符号表和字典等的内在结构。o b j e c t a r x 提供给用户应用程序访问这些数据库结构的方 法，另外，用户可以为指定的应用程序创建数据库。 2 2 2 与a u t o o a d 编辑器交互作用 0 6 j e c t a r x 提供了可以与a u t o c a d 编辑器交互作用的类和成员函数。用户可以注册 a u t o c a d 命令，这些命令将与内置命令一样。用户的应用程序可以接收和响应发生在a u t o c a d 中的各种事件的通知。 2 23 使用m f g 创建用户界面 o b j e c t a r x 应用程序可以使用与a u t o c a d 共享的动态链接m f c 库来创建。用户可以使用这 些库来创建标准m i c r o s o f t 窗口图形用户界面( g u i ) 。 224 支持多文档界面( m d i ) 使川o b j e c t a r x ，用户可以创建支持a u t o c a d 多文档界面的应用程序，并剧用户可以确保 h 户的应用程序将会正确地与m i c r o s o f t 窗口环境的其它应用程序交互作用。 225 创建自定义的类 用户可以在o b j e c t a r x 层次r 以o b j e c t a r x 类为基础创建自己的白定义类。另外，当创建 白定义类时，用户也可以利硐a o b j e c t a r x 扩展的图形库。 0 2 2 6 建立复杂的应用程序 o b j e c t a r x 支持复杂应用程序的开发，它提供了如下特征： 1 、通知 2 、事务处理 3 、深度克隆 4 、引用编辑 5 、协议扩展 6 、协议对象支持 2 2 7 与其它编程环境交互作用 o b j e c t a l u x 戍崩程序可与其它程序( 如v i s u a ll i s p 、a c t i v e x 和c o m ) 开发界面通信。另 外，o b j e c t a r x 应用程序可以通过实体与u r l s 关联，与i n t e m e t 链接，并可以从网络上装载和 保存图形文件。 2 3 o b j e c t a r x 类库 o b j e c t a r x 环境提供了如下几组的库和函数： a c r x ：用于约束一个应用程序以及实时类注册和识别的类 a c e d ：用于注册本地命令和系统事件通知的类 a c d b ：用于组成a u t o c a d 数据库的类 a c g i ：用于渲染a u t o c a d 实体的图形界面 a c g e ：用于一般线形代数和几何褓的通用库 2 3 1a c r x 库 a c r x 库为动态链接库( d l l ) 初始化及链接提供了系统级的类，这些类也可以用于实时类 注册和识别。这个库的基本类是a c r x o b j e c t ，它具有如下功能： 1 、对象实时类识别和继承分析 2 、向一个已存在的类实时添加新协议 3 、实体相等与比较测试 4 、实休拷贝 a c r x 库也提供了一套c + + 宏，以帮助用户生成由a c r x o b j e c t 派生的新的o b j e c t a r x 类。 2 3 2a c e d 库 a c e d 库提供了用于定义和注册新的a u t o c a d 命令的类，这些新的a u t o c a d 命令与 a u t o c a d 内置命令操作方式一样。这种新的命令被归类为本地命令，因为它们以与a u t o c a d 内 置命令相同的内部结构( a c e d c o m m a n d s t a c k ) 进行保存。a c e d 库提供了一个编辑器反应堆荆i m 绸与a u t o c a d 作