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)。

選票讀票機(jī)是現(xiàn)代選舉數(shù)字化的核心工具，其技術(shù)演進(jìn)始終圍繞 “效率、準(zhǔn)確、” 三大目標(biāo)。盡管存在技術(shù)爭(zhēng)議，但通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化流程、多重審計(jì)機(jī)制和技術(shù)迭代，讀票機(jī)正逐步成為保障選舉公正的重要支撐。在應(yīng)用中，需結(jié)合地區(qū)電子化水平、選民習(xí)慣及需求，選擇適配的技術(shù)方案，同時(shí)強(qiáng)化人工監(jiān)督與法律規(guī)范，確保技術(shù)為民主選舉賦能。

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。

選票預(yù)處理：通過(guò)紅外光源掃描選票，生成灰度圖像，同時(shí)檢測(cè)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(dú)立 ROI。

填涂分析：對(duì)每個(gè)候選人對(duì)應(yīng)的橢圓填涂框，計(jì)算黑色像素占比，超過(guò) 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(cè)到 2 個(gè)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(wú)效。

數(shù)據(jù)同步：每臺(tái)讀票機(jī)實(shí)時(shí)將計(jì)數(shù)結(jié)果通過(guò)加密網(wǎng)絡(luò)傳輸至選區(qū)服務(wù)器，同時(shí)保存原始圖像供事后審計(jì)（如 2020 年佐治亞州重新計(jì)票時(shí)，人工核對(duì)了掃描圖像與紙質(zhì)選票）。