光學(xué)掃描式讀票機（Optical Scan）

原理：通過光學(xué)傳感器掃描選票上的標(biāo)記（如鉛筆填涂、墨水筆勾選），利用圖像識別技術(shù)判斷選民選擇。

特點：

成本較低，兼容紙質(zhì)選票，適合大規(guī)模選舉。

需選票格式標(biāo)準(zhǔn)化（如固定位置的填涂框）。

應(yīng)用場景：美國大選、印度議會選舉等大規(guī)模紙質(zhì)選票選舉。

接觸式讀票機（Contact-based）

原理：通過物理接觸（如金屬觸點）檢測選票上的導(dǎo)電標(biāo)記（如特殊墨水填涂），形成電路導(dǎo)通來識別選擇。

特點：

識別速度快，但對選票材質(zhì)和標(biāo)記墨水要求高。

易受污漬、折疊影響，應(yīng)用場景較窄。

標(biāo)記區(qū)域定位：鎖定選票上的有效選擇區(qū)

模板匹配：讀票機內(nèi)置選票格式模板，通過檢測預(yù)設(shè)的定位點（如角點、條形碼）確定候選人選項框、政黨符號等區(qū)域的坐標(biāo)范圍。

興趣區(qū)域（ROI）劃分：將選票圖像分割為多個獨立 ROI（如每個候選人對應(yīng)一個矩形區(qū)域），減少全局分析的計算量。

示例：美國大選使用的 “蝶形選票”（Butterfly Ballot）中，讀票機通過模板定位左右兩列候選人姓名旁的填涂框，避免因選民誤填相鄰區(qū)域?qū)е抡`判。

軟件算法：從識別精度到防篡改機制

1. 多重校驗算法架構(gòu)

重復(fù)掃描比對：對每張選票進行至少 2 次獨立掃描（間隔 50ms），比對兩次圖像的像素差異，若標(biāo)記區(qū)域灰度值偏差超過 15%，則觸發(fā)第三次掃描并人工介入（如日本選舉法要求對爭議票進行三次掃描）。

多特征融合判斷：結(jié)合填涂面積、邊緣輪廓、灰度梯度等多維度特征，采用加權(quán)投票機制（如面積占比權(quán)重 40%+ 邊緣匹配度權(quán)重 30%+ 濃度均勻性權(quán)重 30%），避免單一特征誤判（例：某區(qū)域面積達標(biāo)但邊緣鋸齒狀，可能被判為 “無意涂抹”）。

機器學(xué)習(xí)模型迭代：利用歷史選舉的有效 / 無效票數(shù)據(jù)（如美國 EAC 公開的選票數(shù)據(jù)集）訓(xùn)練 CNN 模型，對非標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記（如超框填涂、輕描標(biāo)記）的識別準(zhǔn)確率提升至 99.2% 以上。

2. 防篡改與數(shù)據(jù)完整性保護

哈希值校驗：對每張選票的掃描圖像生成哈希值（如 SHA-256），存儲于區(qū)塊鏈節(jié)點或加密數(shù)據(jù)庫，任何圖像修改都會導(dǎo)致哈希值變更，可實時檢測數(shù)據(jù)篡改（如德國部分州采用區(qū)塊鏈存證選票圖像）。

軟件版本控制：讀票機操作系統(tǒng)與識別算法采用簽名固件更新機制，僅允許通過官方渠道推送的版本（附帶數(shù)字證書）安裝，防止惡意程序植入（如 2018 年美國佛羅里達州選舉前，對所有讀票機進行固件哈希值比對，攔截 3 臺異常設(shè)備）。