核心硬件架構：光學識別的物理基礎
光學掃描式讀票機的硬件系統(tǒng)主要由以下部分構成，共同實現(xiàn)選票標記的捕捉與轉換：
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，確保標記區(qū)域反光差異明顯。
- 部分設備配備多波長光源，適應不同墨水（如熒光墨水）的識別需求。
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，確保捕捉填涂細節(jié)（如鉛筆濃度、墨水邊緣）。
- 掃描速度可達每秒 10-30 張選票，滿足大規(guī)模選舉效率需求。
光學透鏡組 - 聚焦光線至傳感器，校正圖像畸變，確保標記位置映射到像素坐標。
傳動機構 - 通過滾輪或傳送帶勻速輸送選票，避免掃描時抖動導致圖像模糊。
信號處理電路 - 將傳感器捕捉的模擬信號轉換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（如 RGB 或灰度值），為后續(xù)算法處理做準備。
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)域導致誤判。
爭議票處理機制
可視化復核界面：讀票機軟件提供選票圖像放大、灰度值可視化工具（如用熱力圖顯示填涂濃度），工作人員可手動標記 “有效”“無效” 或 “待確認”（如加拿大聯(lián)邦選舉中，人工復核團隊通過專用軟件處理爭議票）。
多輪仲裁流程：對人工復核仍存爭議的選票（如填涂面積剛好卡在閾值邊緣），由選區(qū)選舉委員會 3 名成員投票決定，需至少 2 票同意方可判定有效性。
