光學(xué)掃描式讀票機(jī)（Optical Scan）
原理：通過(guò)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(shí)別技術(shù)判斷選民選擇。
特點(diǎn)：
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(chǎng)景：美國(guó)大選、印度議會(huì)選舉等大規(guī)模紙質(zhì)選票選舉。
為確保選舉公正，讀票機(jī)需具備以下技術(shù)與措施：
1. 防篡改與加密技術(shù)
數(shù)據(jù)傳輸加密（如 SSL/TLS 協(xié)議），防止中途篡改。
區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用：部分試點(diǎn)項(xiàng)目通過(guò)區(qū)塊鏈記錄選票數(shù)據(jù)，確保不可篡改（如西弗吉尼亞州區(qū)塊鏈投票試驗(yàn)）。
2. 冗余與審計(jì)機(jī)制
紙質(zhì)選票備份：電子讀票機(jī)需配合紙質(zhì)選票，供人工審計(jì)或系統(tǒng)故障時(shí)使用。
雙重計(jì)數(shù)驗(yàn)證：部分系統(tǒng)采用兩臺(tái)讀票機(jī)獨(dú)立計(jì)數(shù)，結(jié)果一致才確認(rèn)有效。
3. 抗干擾與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
防電磁干擾：設(shè)備硬件需通過(guò)電磁兼容性（EMC）測(cè)試，避免外界信號(hào)干擾。
離線模式：支持?jǐn)嚯娀蚓W(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)離線計(jì)數(shù)，恢復(fù)后同步數(shù)據(jù)。
4. 用戶驗(yàn)證與權(quán)限控制
操作員身份認(rèn)證：僅授權(quán)人員可訪問(wèn)系統(tǒng)后臺(tái)，操作記錄全程留痕。
選票防偽：通過(guò)水印、熒光油墨等物理防偽技術(shù)，防止偽造選票。
圖像預(yù)處理：優(yōu)化原始掃描數(shù)據(jù)
灰度化處理：將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖，突出標(biāo)記與背景的亮度差異（如鉛筆填涂區(qū)域灰度值較低）。
二值化轉(zhuǎn)換：通過(guò)設(shè)定閾值（如灰度值低于 128 視為標(biāo)記），將圖像轉(zhuǎn)化為黑白二值圖，簡(jiǎn)化后續(xù)計(jì)算（例：填涂框內(nèi)黑色像素占比≥30% 視為有效標(biāo)記）。
噪聲過(guò)濾：利用中值濾波、高斯濾波等算法，消除紙張污漬、折疊陰影等干擾（如去除面積小于 10 像素的孤立黑點(diǎn)）。
幾何校正：通過(guò)檢測(cè)選票邊緣的定位標(biāo)記（如 registration marks），校正因傳送歪斜導(dǎo)致的圖像旋轉(zhuǎn)或縮放，確保標(biāo)記位置與預(yù)設(shè)模板對(duì)齊。
特征提取與判斷：識(shí)別選民的選擇意圖
根據(jù)選票標(biāo)記類(lèi)型（填涂、勾選、手寫(xiě)符號(hào)等），算法采用不同的特征提取策略：
（1）填涂標(biāo)記識(shí)別（常見(jiàn)場(chǎng)景）
面積占比法：計(jì)算填涂框內(nèi)黑色像素占比，超過(guò)閾值（如 30%-50%）則判定為有效選擇。
例：選民使用 2B 鉛筆填涂候選人 A 的方框，掃描后該區(qū)域黑色像素占比達(dá) 45%，算法判定為有效投票。
邊緣檢測(cè)法：通過(guò) Canny 或 Sobel 算子檢測(cè)填涂區(qū)域的邊緣輪廓，與標(biāo)準(zhǔn)填涂形狀（如矩形、圓形）比對(duì)，排除不規(guī)則標(biāo)記（如筆尖打滑形成的短線）。
濃度梯度分析：填涂越均勻的區(qū)域，灰度值分布越集中，算法可通過(guò)統(tǒng)計(jì)像素灰度方差來(lái)區(qū)分 “認(rèn)真填涂” 與 “輕微觸碰”。
（2）勾選或手寫(xiě)符號(hào)識(shí)別
形態(tài)學(xué)分析：通過(guò)膨脹、腐蝕等形態(tài)學(xué)運(yùn)算，將勾選符號(hào)（√）或手寫(xiě)標(biāo)記（如 “○”）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)形狀，再與預(yù)設(shè)模板匹配。
方向特征提?。簩?duì)于斜線標(biāo)記（如 “/”），計(jì)算像素分布的梯度方向，判斷是否符合 “勾選” 的典型角度（如 45° 或 135°）。
（3）異常標(biāo)記檢測(cè)
多選判定：同一候選區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到多個(gè)標(biāo)記（如同時(shí)填涂?jī)蓚€(gè)候選人框），或單票標(biāo)記數(shù)超過(guò)規(guī)定（如總統(tǒng)選舉多選 1 人），則判定為無(wú)效票。
空白票識(shí)別：所有候選區(qū)域標(biāo)記面積均低于閾值，判定為未投票。
4. 結(jié)果驗(yàn)證與輸出：確保計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性
重復(fù)校驗(yàn)：對(duì)關(guān)鍵標(biāo)記區(qū)域進(jìn)行多次掃描（如兩次獨(dú)立圖像采集），結(jié)果一致才確認(rèn)有效。
人工復(fù)核接口：對(duì)算法判定存疑的選票（如填涂面積接近閾值、標(biāo)記形狀模糊），生成圖像供選舉工作人員人工審核（如美國(guó)部分州要求對(duì) “爭(zhēng)議票” 進(jìn)行人工查驗(yàn)）。
數(shù)據(jù)輸出：將識(shí)別結(jié)果轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如候選人 ID、得票數(shù)），同步至中央數(shù)據(jù)庫(kù)或打印紙質(zhì)統(tǒng)計(jì)表。
