核心硬件架構(gòu)：光學(xué)識(shí)別的物理基礎(chǔ)
光學(xué)掃描式讀票機(jī)的硬件系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成，共同實(shí)現(xiàn)選票標(biāo)記的捕捉與轉(zhuǎn)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(biāo)記區(qū)域反光差異明顯。
- 部分設(shè)備配備多波長(zhǎng)光源，適應(yīng)不同墨水（如熒光墨水）的識(shí)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(xì)節(jié)（如鉛筆濃度、墨水邊緣）。
- 掃描速度可達(dá)每秒 10-30 張選票，滿足大規(guī)模選舉效率需求。
光學(xué)透鏡組 - 聚焦光線至傳感器，校正圖像畸變，確保標(biāo)記位置映射到像素坐標(biāo)。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu) - 通過(guò)滾輪或傳送帶勻速輸送選票，避免掃描時(shí)抖動(dòng)導(dǎo)致圖像模糊。
信號(hào)處理電路 - 將傳感器捕捉的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（如 RGB 或灰度值），為后續(xù)算法處理做準(zhǔn)備。
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。
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）。
系統(tǒng)構(gòu)成：
１、配接主機(jī)四核2G以上、筆記本或臺(tái)式機(jī)操作系統(tǒng) Windows xp、windos7、Windows 10等。
２、高速文檔掃描儀１臺(tái)
３、機(jī)讀選票：可以是紅、藍(lán)、綠、黃等底色或普通打印機(jī)紙。
4、現(xiàn)場(chǎng)選票激光打印機(jī)。
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