選票讀票機(jī)（Vote Counting Machine）是用于自動(dòng)化處理選舉選票、快速統(tǒng)計(jì)投票結(jié)果的電子設(shè)備，核心功能包括：

選票識(shí)別：讀取選票上的標(biāo)記（如填涂、手寫(xiě)符號(hào)、條形碼等），判斷選民選擇的候選人或選項(xiàng)。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)匯總選票數(shù)據(jù)，生成各候選人得票率、有效票 / 無(wú)效票數(shù)量等統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與導(dǎo)出：保存原始選票數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果，支持導(dǎo)出至選舉管理系統(tǒng)或打印紙質(zhì)報(bào)告。

異常檢測(cè)：識(shí)別重復(fù)投票、空白票、多選票等異常情況，并標(biāo)記或報(bào)錯(cuò)。

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。

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(jī)內(nèi)置選票格式模板，通過(guò)檢測(cè)預(yù)設(shè)的定位點(diǎn)（如角點(diǎn)、條形碼）確定候選人選項(xiàng)框、政黨符號(hào)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(gè)獨(dú)立 ROI（如每個(gè)候選人對(duì)應(yīng)一個(gè)矩形區(qū)域），減少全局分析的計(jì)算量。

示例：美國(guó)大選使用的 “蝶形選票”（Butterfly Ballot）中，讀票機(jī)通過(guò)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。

典型技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

挑戰(zhàn)場(chǎng)景 技術(shù)應(yīng)對(duì)措施

不同墨水的反光差異 - 采用多光譜光源（如紅光 + 紅外光），針對(duì)不同墨水（鉛筆、藍(lán)黑墨水、熒光筆）調(diào)整檢測(cè)波長(zhǎng)。

- 機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練：用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練分類(lèi)器，區(qū)分不同墨水材質(zhì)的標(biāo)記。

選票折疊或污漬干擾 - 圖像修復(fù)算法：通過(guò)插值法填充折疊造成的圖像缺失區(qū)域。

- 污漬識(shí)別模型：用深度學(xué)習(xí)區(qū)分 “人為標(biāo)記” 與 “自然污漬”（如咖啡漬形狀通常更不規(guī)則）。

非標(biāo)準(zhǔn)填涂（如超框、輕描） - 彈性閾值設(shè)定：根據(jù)填涂中心位置，允許標(biāo)記超出框線一定范圍（如框線外 5 像素內(nèi)仍算有效）。

- 概率化判定：結(jié)合填涂位置、面積、濃度等多維度特征，給出 “有效概率”（如 80% 概率為有效標(biāo)記），而非非黑即白的判斷。

選票格式變更（如新版選票） - 動(dòng)態(tài)模板配置：允許管理員導(dǎo)入新選票模板，自動(dòng)更新 ROI 區(qū)域坐標(biāo)與標(biāo)記規(guī)則，無(wú)需修改底層算法。