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。
特征提取與判斷：識別選民的選擇意圖
根據(jù)選票標(biāo)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(biāo)記識別（常見場景）
面積占比法：計算填涂框內(nèi)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(qū)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(qū)域的邊緣輪廓，與標(biāo)準(zhǔn)填涂形狀（如矩形、圓形）比對，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，算法可通過統(tǒng)計像素灰度方差來區(qū)分 “認真填涂” 與 “輕微觸碰”。
（2）勾選或手寫符號識別
形態(tài)學(xué)分析：通過膨脹、腐蝕等形態(tài)學(xué)運算，將勾選符號（√）或手寫標(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τ谛本€標(biāo)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(biāo)記檢測
多選判定：同一候選區(qū)域內(nèi)檢測到多個標(biāo)記（如同時填涂兩個候選人框），或單票標(biāo)記數(shù)超過規(guī)定（如總統(tǒng)選舉多選 1 人），則判定為無效票。
空白票識別：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)果驗證與輸出：確保計數(shù)準(zhǔn)確性
重復(fù)校驗：對關(guān)鍵標(biāo)記區(qū)域進行多次掃描（如兩次獨立圖像采集），結(jié)果一致才確認有效。
人工復(fù)核接口：對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（如美國部分州要求對 “爭議票” 進行人工查驗）。
數(shù)據(jù)輸出：將識別結(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)庫或打印紙質(zhì)統(tǒng)計表。
選票預(yù)處理：通過紅外光源掃描選票，生成灰度圖像，同時檢測選票邊緣的定位孔（registration holes）以校準(zhǔn)位置。
區(qū)域劃分：根據(jù)選票模板，將圖像劃分為總統(tǒng)候選人區(qū)、參議員區(qū)、公投議題區(qū)等獨立 ROI。
填涂分析：對每個候選人對應(yīng)的橢圓填涂框，計算黑色像素占比，超過 35% 則判定為有效投票。
異常標(biāo)記處理：若同一總統(tǒng)候選人區(qū)檢測到 2 個及以上有效填涂，系統(tǒng)標(biāo)記為 “多選票”（overvote），該區(qū)域投票無效。
數(shù)據(jù)同步：每臺讀票機實時將計數(shù)結(jié)果通過加密網(wǎng)絡(luò)傳輸至選區(qū)服務(wù)器，同時保存原始圖像供事后審計（如 2020 年佐治亞州重新計票時，人工核對了掃描圖像與紙質(zhì)選票）。
全流程質(zhì)量控制節(jié)點
階段 具體措施
選舉前 - 模擬測試：用至少 1000 張包含各類邊緣場景的模擬選票（如重度折疊票、墨水滲透票、輕微填涂票）進行壓力測試，識別錯誤率需＜0.01% 方可上線。
- 第三方認證：通過國際標(biāo)準(zhǔn)（如美國 FEC 的投票系統(tǒng)認證、ISO 25010 軟件質(zhì)量模型）的合規(guī)性審計。
選舉中 - 實時異常報警：當(dāng)連續(xù) 5 張選票出現(xiàn) “多選” 或 “空白票” 比例超過歷史均值 2 倍時，系統(tǒng)自動暫停并提示工作人員檢查（如巴西大選讀票機的實時監(jiān)控 dashboard）。
- 雙人員工值守：每臺讀票機需 2 名選舉工作人員同時在場，一人操作、一人復(fù)核，避免單人誤操作。
選舉后 - 人工抽樣審計：按選區(qū)隨機抽取 5%-10% 的紙質(zhì)選票與掃描數(shù)據(jù)比對，誤差率超過 0.5% 時啟動全量重新計票（如 2020 年美國亞利桑那州審計中，人工復(fù)核 5000 張選票，機器計數(shù)準(zhǔn)確率為 99.87%）。
- 審計日志留存：記錄每臺讀票機的開機時間、掃描張數(shù)、異常處理記錄等，保存至少 22 個月（符合美國 HAVA 法案要求）。
