光学マーク認識

光学式マーク認識( OMR ) は、紙の上のマークを識別することで人からデータを収集します。OMR を使用すると、1 時間あたり数百または数千の文書を処理できます。このテクノロジの一般的な用途は、学生が回答としてセルにマークを付ける試験です。これにより、試験用紙の非常に高速な自動採点が可能になります。

多くのOMR デバイスには、フォームに光を当てるスキャナーが付いています。デバイスは、フォーム上の特定の位置における光の反射率のコントラストを調べます。黒いマークはフォーム上の空白部分よりも光の反射率が低いため、黒いマークが検出されます。

一部の OMR デバイスでは、透過光紙に印刷されたフォームを使用します。デバイスは、紙を通過する光の量を測定します。紙の両側にある黒いマークは通過する光の量を減らすため、デバイスは黒いマークを検出します。

専用の OMR デバイスとは異なり、デスクトップ OMRソフトウェアを使用すると、ユーザーはワード プロセッサまたはコンピューターで独自のフォームを作成し、それをレーザー プリンターで印刷できます。その後、OMR ソフトウェアは、ドキュメントフィーダーを備えた一般的なデスクトップ イメージ スキャナーと連携して、記入済みのフォームを処理します。

OMR は、複雑なパターン認識エンジンを必要としないという点で、光学式文字認識(OCR)と一般的に区別されます。つまり、マークは、OMR デバイスが正しく読み取れない可能性がほとんどないような方法で作成されます。ただし、これには、画像のコントラストが高く、簡単に認識できる、または無関係な形状であることが必要です。OMR と OCR に関連する分野は、製品パッケージにあるUPC バーコードなどのバーコードの認識です。

OMR の最もよく知られた用途の 1 つは、多肢選択式試験で#2 鉛筆(ヨーロッパでは HB) の丸付き光学式解答用紙を使用することです。学生は、用紙の丸を黒く塗って、解答やその他の個人情報を記入します。その後、用紙はスキャン マシンによって採点されます。

• 米国およびほとんどのヨーロッパ諸国では​​、長方形の「菱形」の中に水平または垂直の「チェック」が入ったタイプの OMR フォームが最も一般的に使用されています。
• 英国で最もよく知られている形式は、英国国営宝くじの形式です。^[要出典]

菱形のマークは、マークしやすく、消しやすい、後発の技術を表しています。大きな「バブル」マークは、非常に初期のOMR マシンから受け継がれた技術で、感度が低かったため、信頼性を確保するには大きなマークが必要でした。ほとんどのアジア諸国では、光学式解答用紙に記入するために特別なマーカーが使用されています。同様に、学生は、印刷済みの用紙にマークされた丸を暗くすることで、回答やその他の情報をマークします。その後、用紙はスキャン マシンによって自動的に採点されます。

今日の OMR アプリケーションの多くは、特殊なフォームに記入する人々を必要とします。これらのフォームは、コンピュータスキャン用に最適化されており、印刷時に慎重に位置合わせが行われ、あいまいさが最小限に抑えられるよう注意深く設計されています。エラー率が非常に低く、コストが低く、使いやすいため、OMR は投票集計の一般的な方法です。 ^{[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]}

OMR マークは、印刷された郵便物にも追加され、フォルダー挿入装置が使用できるようになります。マークは、郵便文書の各ページ (通常は向かい合わせ/奇数ページ) に追加され、フォルダー挿入装置がスキャンして、郵便物をいつ折りたたんで封筒に挿入するかを判断する一連の黒い破線で構成されます。

光学式解答用紙またはマークシートは、多肢選択式試験で使用される特殊なフォームです。解答を検出するために OMR が使用されます。スキャントロン社は多くの光学式解答用紙を製造していますが、特定の用途には独自のカスタマイズされたシステムが必要です。^{[引用が必要]}

光学式解答用紙には通常、各質問に対応する空白の楕円またはボックスのセットがあり、多くの場合、別々の紙に印刷されています。バーコードがシートにマークされて自動処理が行われる場合があり、塗りつぶされた楕円の各シリーズは、読み取られると特定の値を返します。このようにして、生徒の回答をデジタルで記録したり、ID を付与したりできます。

最初の光学式解答用紙は、用紙に光を当て、反対側の光電管を使って光がどれだけ遮断されたかを測定することで読み取られました。 ^{[11]一部の光電管は}可視スペクトルの青色の端に最も敏感であるため、^[12]青色のインクは青色の光を反射して透過するため、青ペンは使用できませんでした。このため、2番鉛筆を使用して丸を埋めなければなりませんでした。グラファイトは非常に不透明な物質であり、当たる光のほとんどを吸収または反射します。^[11]

現代の光学式解答用紙は、明暗を測定して反射光に基づいて読み取られます。2番鉛筆で記入する必要はありませんが、他の種類の鉛筆よりも2番鉛筆の使用が推奨されています（これは、大きい番号の鉛筆で記入するとマークが薄くなり、1番鉛筆では汚れが残るためです）。黒インクは読み取られますが、多くのシステムでは、フォームに印刷されている色と同じ色のマークは無視されます。 ^[11]これにより、光学式解答用紙を両面印刷することもできます。反対側に記入したマークは、不透明度の読み取りほど反射率の読み取りに影響を与えないためです。

ほとんどのシステムでは、楕円を不正確に塗りつぶすという人為的なエラーに対応しています。つまり、他の楕円に迷い込まず、楕円がほぼ塗りつぶされている限り、スキャナーは塗りつぶされたものとして検出します。

OMR シートの設計には、スケール上で 0.05 mm の精度を持つ特定の寸法があります。寸法が精密スケールに達していない場合、OMR シートの精度が変化する可能性があるため、シートは完璧に設計、印刷、カットする必要があります。

• シングルパート – シートは A4/リーガル シートの 105 gsm ～ 120 gsm 用紙に印刷されます。
• ダブルパート (カーボンレス) – 2 枚のシートに印刷します。1 枚は 105 gsm の用紙に、もう 1 枚は A4 シートの 60～70 gsm の用紙に印刷します。1 枚目のシートの下部と 2 枚目の上部は化学処理されており、1 枚目のシートの印刷が 2 枚目のシートに印刷されます。
• 3 部 (カーボンレス) – 3 枚のシートが 105 gsm の用紙 1 枚に印刷され、他の 2 枚は A4 シートの 60～70 gsm の用紙に印刷されます。1 枚目のシートの下部、2 枚目の上部と下部、および 3 枚目の上部は化学処理されており、1 枚目のシートの印刷が 2 枚目と 3 枚目に印刷されます。

光学式回答用紙が誤って印刷され、すべての楕円が塗りつぶされたと読み取られる可能性がある。これは、楕円の輪郭が太すぎるか不規則な場合に発生する。2008年の米国大統領選挙では、ジョージア州グイネット郡で19,000を超える不在者投票でこの問題が発生し、約10,000票がすでに返送された後に発見された。わずかな違いは肉眼では明らかではなく、10月下旬にテスト実行が行われるまで検出されなかった。このため、民主党と共和党（他の政党ではない）のメンバーと郡保安官代理の厳重な監視の下、選挙管理委員会の隔離された作業員がすべての投票用紙を正しく印刷された用紙に移す必要があった。この移し替えは、法律により選挙日（11月4日）まで行うことができなかった。 ^[要出典]

OMR ソフトウェアは、イメージ スキャナーを使用して、レーザー プリンターで印刷されたアンケート、テスト、出席シート、チェックリスト、その他の普通紙フォームを処理することにより、デスクトップ コンピューターで OMR を可能にするコンピューター ソフトウェア アプリケーションです。

OMR ソフトウェアは、OMR シートからデータを取得するために使用されます。データを取得する際、スキャン デバイスは、OMR シートの紙の厚さ、寸法、デザイン パターンなど、多くの要素に重点を置いています。

一般的な画像スキャナからの画像を使用する最初の OMR ソフトウェア パッケージの 1 つは、Gravic, Inc. (旧社名 Principia Products, Inc.) が作成した Remark Office OMR です。Remark Office OMR 1.0 は 1991 年にリリースされました。

OMRソフトウェアの必要性は、初期の光学式マーク認識システムでは、専用のスキャナと、ドロップアウトカラーと登録マークが付いた特別な印刷済みフォームが使用されていたために生まれました。このようなフォームのコストは通常​​、1ページあたり0.10～0.19ドルでした。^[13]一方、OMRソフトウェアのユーザーは、ワードプロセッサまたは組み込みフォームエディタを使用して独自のマークセンスフォームを設計し、ローカルプリンタで印刷することで、大量のフォームにかかる数千ドルを節約できます。^[14]

国勢調査フォームの処理など、フォーム内の光学マークを識別する機能は、1980 年代後半から多くのフォーム処理 (バッチ トランザクション キャプチャ) 企業によって提供されています。これは主に、2 値画像とピクセル数に基づいており、最小ピクセル数と最大ピクセル数が設定されているため、汚れた消しゴムで消したマークなどの不要なマークが除去されます。このマークは、白黒画像 (2 値) に変換すると正当なマークのように見えることがあります。そのため、この方法では、ユーザーが考えを変えたときに問題が発生する可能性があるため、一部の製品では、マーカーの意図をより適切に識別するためにグレースケールを使用するようになりました。内部的には、スキャントロン スキャナーと NCS スキャナーでグレースケールが使用されていました。

OMR ソフトウェアは、メール文書に OMR マークを追加して、フォルダー挿入装置でスキャンできるようにするためにも使用されます。OMR ソフトウェアの例として、英国の開発者 Funasset Limited の Mail Markup があります。このソフトウェアを使用すると、ユーザーは OMR シーケンスを設定および選択し、印刷前にメール文書に OMR マークを適用できます。

光学式マーク認識（OMR）は、紙をスキャンして所定の位置にあるマークの有無を検出する技術です。^[4]光学式マーク認識は、他のいくつかの技術から発展してきました。19世紀初頭と20世紀には、視覚障害者を支援する機械の特許が取得されました。^[2]

OMRは現在、データ入力用の入力デバイスとして使用されています。OMRの初期の2つの形式は、紙テープとパンチカードで、媒体に鉛筆で塗りつぶされた円の代わりに、媒体に実際に穴を開けるものです。紙テープは、1857年には電信の入力デバイスとして使用されていました。^[10]パンチカードは1890年に作成され、コンピューターの入力デバイスとして使用されました。パンチカードの使用は、1970年代初頭にパーソナルコンピューターが導入されたことで大幅に減少しました。^[8]現代のOMRでは、鉛筆で塗りつぶされた円の存在が認識され、光学スキャナーによって認識が行われます。

最初のマークセンススキャナはIBM 805テスト採点機でした。これは、ページをスキャンする一対のワイヤーブラシを使用して、鉛筆の鉛筆の芯の電気伝導性を感知してマークを読み取りました。1930年代に、IBMのリチャード・ウォーレンは、米国特許2,150,256（1932年に出願、1939年に付与）および2,010,653（1933年に出願、1935年に付与）に記載されているように、テスト採点用の光学マークセンスシステムの実験を行いました。最初の成功した光学マークセンススキャナは、米国特許3,050,248（1955年に出願、1962年に付与）に記載されているように、エベレット・フランクリン・リンドキストによって開発されました。リンドキストは数多くの標準化された教育テストを開発しており、当時の標準であった IBM 805 よりも優れたテスト採点機を必要としていました。リンドキストの特許の権利は、1968 年にアイオワ大学がウェスティングハウス社に事業を売却するまで、計測研究センターが保有していました。

同じ時期に、IBM は、米国特許 2,944,734 (1957 年出願、1960 年付与) に記載されているように、光学式マークセンス テスト採点機も開発しました。IBM は、これを 1962 年に IBM 1230 光学式マーク採点リーダーとして商品化しました。この機械とさまざまな関連機械により、IBM はマークセンスマシン用に開発されたさまざまなアプリケーションを新しい光学技術に移行することができました。これらのアプリケーションには、さまざまな在庫管理およびトラブル報告フォームが含まれており、そのほとんどは標準のパンチ カードと同じ寸法でした。

教育テスト業界の他の企業がスキャンサービスの販売に注力していた一方で、 1972年に設立されたスキャントロン社^{[15]は、学校に安価なスキャナーを配布し、テスト用紙の販売で利益を上げるという異なるビジネスモデルを採用していました。その結果、多くの人がマークセンス形式（光学的に感知されるかどうかに関係なく）をすべて}スキャントロン形式と考えるようになりました。

1983年、ウェスティングハウス・ラーニング・コーポレーションはナショナル・コンピュータ・システムズ（NCS）に買収された。2000年、NCSはピアソン・エデュケーションに買収され、OMR技術はピアソンのデータ管理グループの中核となった。2008年2月、M&Fワールドワイドはピアソンからデータ管理グループを買収し、同グループは現在スキャントロンブランドの一部となっている。^[16]

OMRは、以下に述べるように、多くの状況で使用されています。在庫システムにおけるOMRの使用は、パンチカードとバーコードの間の移行期であり、この目的ではあまり使用されていません。^[8]しかし、OMRは調査やテストには今でも広く使用されています。

OMRの使用は学校やデータ収集機関に限定されません。多くの企業や医療機関がOMRを使用してデータ入力プロセスを合理化し、入力エラーを削減しています。OMR、OCR、ICR技術はすべて、紙のフォームからデータを収集する手段を提供します。OMRは、OMR（個別読み取りヘッド）スキャナまたはイメージングスキャナを使用して行うこともできます。^[17]

OMR には他にも多くの用途があります。たとえば、次のとおりです。

• 組織研究の過程で
• コミュニティ調査
• 消費者調査
• テストと評価
• 評価とフィードバック
• データの編集
• 製品評価
• タイムシートと在庫数
• 会員登録フォーム
• 宝くじと投票
• ジオコーディング（郵便番号など）
• 住宅ローン、銀行、保険の申請

OMR には、質問者が希望する形式を提供するためのさまざまなフィールドがあります。これらのフィールドは次のとおりです。

• 複数: 複数のオプションがありますが、そのうち 1 つだけを選択します。たとえば、フォームでは、ABCDE、12345、まったく同意しない、同意しない、無関心、同意する、完全に同意する、または同様のオプションのいずれかを選択するよう求められます。
• グリッド: ユーザーが電話番号、名前、ID 番号などを入力できるように、バブルまたは線がグリッド形式で設定されます。
• 回答を合計して1つの値にする
• ブール値、該当するものすべてに「はい」または「いいえ」で答える
• バイナリ、どちらか一方にのみ「はい」または「いいえ」と答える
• Smartshoot OMR によって開発された点線フィールドでは、従来のカラー ドロップのように境界線ドロップが可能です。^{[説明が必要]}

過去も現在も、一部のOMRシステムでは、特殊な用紙、特殊なインク、特殊な入力リーダーが必要です (Bergeron、1998)。これにより、尋ねることができる質問の種類が制限され、フォームの入力時にあまり変化を持たせることができません。OMRの進歩により、現在では、ユーザーは独自のフォームを作成して印刷し、スキャナー (できればドキュメントフィーダー付き) を使用して情報を読み取ることができます。^[18]ユーザーは、自分のニーズに合った形式で質問を配置しながら、簡単にデータを入力することができます。^{[19] OMRシステムの}精度は100%に近づき、マークを認識するのに平均5ミリ秒しかかかりません。 ^[18]ユーザーは、マークゾーンに四角形、円、楕円、六角形を使用できます。ソフトウェアは、塗りつぶされたバブル、バツ印、またはチェックマークを認識するように設定できます。

OMR は個人使用にも使用できます。市場には、印刷されたインデックス シート上のサイズと用紙の選択用の丸い部分にユーザーが記入して選択した写真を印刷するオールインワン プリンターがあります。シートに記入したら、そのシートをスキャナーに置いてスキャンすると、プリンターはマークに従って写真を印刷します。^{[引用が必要]}

OMRにも欠点や限界があります。ユーザーが大量のテキストを収集したい場合、OMRではデータ収集が複雑になります。^[20]また、スキャンプロセスでデータが失われる可能性があり、ページに番号が間違っていたり、番号が付いていなかったりすると、間違った順序でスキャンされる可能性があります。また、安全対策が講じられていないと、ページが再スキャンされ、データが重複して歪んでしまう可能性があります。^[18]

OMR が広く採用され、使いやすくなった結果、標準化された試験は主に多肢選択式の質問で構成されるようになり、テスト内容の性質が変わりました。

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