光學掃描式讀票機（Optical Scan）

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

特點：

成本較低，兼容紙質選票，適合大規模選舉。

需選票格式標準化（如固定位置的填涂框）。

應用場景：美國大選、印度議會選舉等大規模紙質選票選舉。

核心硬件架構：光學識別的物理基礎

光學掃描式讀票機的硬件系統主要由以下部分構成，共同實現選票標記的捕捉與轉換：

硬件組件 功能描述

光源模塊 - 通常采用 LED 光源（如紅光、紅外光），均勻照射選票表面，確保標記區域反光差異明顯。

- 部分設備配備多波長光源，適應不同墨水（如熒光墨水）的識別需求。

圖像傳感器 - 多為 CCD（電荷耦合器件）或 CMOS 圖像傳感器，分辨率通常在 300-600dpi，確保捕捉填涂細節（如鉛筆濃度、墨水邊緣）。

- 掃描速度可達每秒 10-30 張選票，滿足大規模選舉效率需求。

光學透鏡組 - 聚焦光線至傳感器，校正圖像畸變，確保標記位置映射到像素坐標。

傳動機構 - 通過滾輪或傳送帶勻速輸送選票，避免掃描時抖動導致圖像模糊。

信號處理電路 - 將傳感器捕捉的模擬信號轉換為數字圖像數據（如 RGB 或灰度值），為后續算法處理做準備。

特征提取與判斷：識別選民的選擇意圖

根據選票標記類型（填涂、勾選、手寫符號等），算法采用不同的特征提取策略：

（1）填涂標記識別（常見場景）

面積占比法：計算填涂框內黑色像素占比，超過閾值（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，掃描后該區域黑色像素占比達 45%，算法判定為有效投票。

邊緣檢測法：通過 Canny 或 Sobel 算子檢測填涂區域的邊緣輪廓，與標準填涂形狀（如矩形、圓形）比對，排除不規則標記（如筆尖打滑形成的短線）。

濃度梯度分析：填涂越均勻的區域，灰度值分布越集中，算法可通過統計像素灰度方差來區分 “認真填涂” 與 “輕微觸碰”。

（2）勾選或手寫符號識別

形態學分析：通過膨脹、腐蝕等形態學運算，將勾選符號（√）或手寫標記（如 “○”）轉換為標準形狀，再與預設模板匹配。

方向特征提取：對于斜線標記（如 “/”），計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）異常標記檢測

多選判定：同一候選區域內檢測到多個標記（如同時填涂兩個候選人框），或單票標記數超過規定（如總統選舉多選 1 人），則判定為無效票。

空白票識別：所有候選區域標記面積均低于閾值，判定為未投票。

4. 結果驗證與輸出：確保計數準確性

重復校驗：對關鍵標記區域進行多次掃描（如兩次獨立圖像采集），結果一致才確認有效。

人工復核接口：對算法判定存疑的選票（如填涂面積接近閾值、標記形狀模糊），生成圖像供選舉工作人員人工審核（如美國部分州要求對 “爭議票” 進行人工查驗）。

數據輸出：將識別結果轉換為結構化數據（如候選人 ID、得票數），同步至中央數據庫或打印紙質統計表。

系統介紹：

投票選舉系統（掃描儀版）與電子投票箱計票原理一致，具有更輕便、靈活的特點。適用于小型選舉會議、分團選舉或其他投票地點不集中的場景。

民主選舉，特別是無記名投票，一般要具有機密性、性、可靠性、準確性、實用性和易操作性。

在企事業單位中，民主選舉需要處理大量的數據。如果用人工去處理，不但費時費力，而且難以做好真實、公平，這些工作的成果也缺乏說服力。

如果采用高速掃描儀智能識別來讀卡，然后配合能對數據作分析處理的投票選舉統計軟件，組成民主投票選舉系統，不僅能大大降低統計得票數和有效票據的工作量，省時省力、快速準確，還能夠消除投票人的思想顧慮，和減少其它不必要的人為因素干擾，使選舉符合公平、公正、公開的標準。

采用高速掃描儀讀選票的方式。現場聯機閱讀，多種選票混讀。使用方便、識別準確，準確率，無誤差。閱讀、統計速度快。 在軟件讀卡過程中，可以根據用戶的設定設置為多選無效、不選棄票等選項,自動統計總票數多少、有效票多少。可根據用戶需求定義涂卡圖像的識別如“√”、“O”。