核心硬件架構(gòu)：光學識別的物理基礎(chǔ)
光學掃描式讀票機的硬件系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成，共同實現(xiàn)選票標記的捕捉與轉(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，確保標記區(qū)域反光差異明顯。
- 部分設(shè)備配備多波長光源，適應(yīng)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(gòu) - 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(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（如 RGB 或灰度值），為后續(xù)算法處理做準備。
選票預處理：通過紅外光源掃描選票，生成灰度圖像，同時檢測選票邊緣的定位孔（registration holes）以校準位置。
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)等獨立 ROI。
填涂分析：對每個候選人對應(yīng)的橢圓填涂框，計算黑色像素占比，超過 35% 則判定為有效投票。
異常標記處理：若同一總統(tǒng)候選人區(qū)檢測到 2 個及以上有效填涂，系統(tǒng)標記為 “多選票”（overvote），該區(qū)域投票無效。
數(shù)據(jù)同步：每臺讀票機實時將計數(shù)結(jié)果通過加密網(wǎng)絡(luò)傳輸至選區(qū)服務(wù)器，同時保存原始圖像供事后審計（如 2020 年佐治亞州重新計票時，人工核對了掃描圖像與紙質(zhì)選票）。
全流程質(zhì)量控制節(jié)點
階段 具體措施
選舉前 - 模擬測試：用至少 1000 張包含各類邊緣場景的模擬選票（如重度折疊票、墨水滲透票、輕微填涂票）進行壓力測試，識別錯誤率需＜0.01% 方可上線。
- 第三方認證：通過國際標準（如美國 FEC 的投票系統(tǒng)認證、ISO 25010 軟件質(zhì)量模型）的合規(guī)性審計。
選舉中 - 實時異常報警：當連續(xù) 5 張選票出現(xiàn) “多選” 或 “空白票” 比例超過歷史均值 2 倍時，系統(tǒng)自動暫停并提示工作人員檢查（如巴西大選讀票機的實時監(jiān)控 dashboard）。
- 雙人員工值守：每臺讀票機需 2 名選舉工作人員同時在場，一人操作、一人復核，避免單人誤操作。
選舉后 - 人工抽樣審計：按選區(qū)隨機抽取 5%-10% 的紙質(zhì)選票與掃描數(shù)據(jù)比對，誤差率超過 0.5% 時啟動全量重新計票（如 2020 年美國亞利桑那州審計中，人工復核 5000 張選票，機器計數(shù)準確率為 99.87%）。
- 審計日志留存：記錄每臺讀票機的開機時間、掃描張數(shù)、異常處理記錄等，保存至少 22 個月（符合美國 HAVA 法案要求）。
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。
