機械計數讀票機（Mechanical）

原理：通過機械結構（如齒輪、杠桿）統計選票數量，常見于早期手動投票機。

特點：

無需電力，成本極低，但效率低、易出錯，已逐漸被淘汰。

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。

圖像預處理：優化原始掃描數據

灰度化處理：將彩色圖像轉換為灰度圖，突出標記與背景的亮度差異（如鉛筆填涂區域灰度值較低）。

二值化轉換：通過設定閾值（如灰度值低于 128 視為標記），將圖像轉化為黑白二值圖，簡化后續計算（例：填涂框內黑色像素占比≥30% 視為有效標記）。

噪聲過濾：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）。

幾何校正：通過檢測選票邊緣的定位標記（如 registration marks），校正因傳送歪斜導致的圖像旋轉或縮放，確保標記位置與預設模板對齊。

讀票機的準確性與可靠性依賴 “技術 + 制度 + 人工” 的三維防護：硬件通過冗余與校準確保物理信號采集穩定，軟件借助算法校驗與防篡改設計提升邏輯判斷精度，制度流程則通過標準化操作與人工監督彌補技術局限性。這種多層級保障體系在全球主要民主國家的選舉中已被驗證 —— 根據美國 EAC（選舉援助委員會）2022 年報告，符合認證標準的光學掃描讀票機平均錯誤率＜0.003%，遠低于人工計票的 1.5% 錯誤率。未來，隨著量子加密技術與聯邦學習在選舉系統中的應用，讀票機的可靠性還將進一步提升，同時保持對選民操作習慣的包容性。