條形碼 / 二維碼讀票機
原理：選民通過填寫或掃描條形碼 / 二維碼選票，機器讀取編碼后解析投票信息。
特點：
數(shù)據(jù)精度高，可存儲更多信息（如選區(qū)、候選人編號）。
需提前印制帶編碼的選票，適合電子化程度較高的選舉。
圖像預處理：優(yōu)化原始掃描數(shù)據(jù)
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(qū)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(xù)計算（例：填涂框內(nèi)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。
標記區(qū)域定位：鎖定選票上的有效選擇區(qū)
模板匹配：讀票機內(nèi)置選票格式模板，通過檢測預設的定位點（如角點、條形碼）確定候選人選項框、政黨符號等區(qū)域的坐標范圍。
興趣區(qū)域（ROI）劃分：將選票圖像分割為多個獨立 ROI（如每個候選人對應一個矩形區(qū)域），減少全局分析的計算量。
示例：美國大選使用的 “蝶形選票”（Butterfly Ballot）中，讀票機通過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。
軟件算法：從識別精度到防篡改機制
1. 多重校驗算法架構
重復掃描比對：對每張選票進行至少 2 次獨立掃描（間隔 50ms），比對兩次圖像的像素差異，若標記區(qū)域灰度值偏差超過 15%，則觸發(fā)第三次掃描并人工介入（如日本選舉法要求對爭議票進行三次掃描）。
多特征融合判斷：結合填涂面積、邊緣輪廓、灰度梯度等多維度特征，采用加權投票機制（如面積占比權重 40%+ 邊緣匹配度權重 30%+ 濃度均勻性權重 30%），避免單一特征誤判（例：某區(qū)域面積達標但邊緣鋸齒狀，可能被判為 “無意涂抹”）。
機器學習模型迭代：利用歷史選舉的有效 / 無效票數(shù)據(jù)（如美國 EAC 公開的選票數(shù)據(jù)集）訓練 CNN 模型，對非標準標記（如超框填涂、輕描標記）的識別準確率提升至 99.2% 以上。
2. 防篡改與數(shù)據(jù)完整性保護
哈希值校驗：對每張選票的掃描圖像生成哈希值（如 SHA-256），存儲于區(qū)塊鏈節(jié)點或加密數(shù)據(jù)庫，任何圖像修改都會導致哈希值變更，可實時檢測數(shù)據(jù)篡改（如德國部分州采用區(qū)塊鏈存證選票圖像）。
軟件版本控制：讀票機操作系統(tǒng)與識別算法采用簽名固件更新機制，僅允許通過官方渠道推送的版本（附帶數(shù)字證書）安裝，防止惡意程序植入（如 2018 年美國佛羅里達州選舉前，對所有讀票機進行固件哈希值比對，攔截 3 臺異常設備）。
