專利名稱：基于圖像符號識別的電子票箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于投放選票，并提供自動分選信息的電子票箱。
背景技術(shù)：
目前，處理大量選票卡類信息多采用光學(xué)標(biāo)記閱讀機(jī)(OMR)，它能識別填涂在規(guī)定格式選票上的標(biāo)記，利用光電變換原理對填涂在選票上的內(nèi)容進(jìn)行高速采集，然后進(jìn)入計(jì)算機(jī)處理。但這類光學(xué)標(biāo)記閱讀機(jī)在使用中存在以下問題1、對于選票紙張和印刷質(zhì)量要求太高，限制太多。如套印誤差和剪切誤差必須分別控制在0.1mm和0.2mm以內(nèi)。
2、對使用者涂寫要求太高，限制太多。如需要用專用鉛筆涂滿長方條，不得涂出長方條外，整張選票涂寫要深淺一致等。
3、由于使用時不容易做到上述兩點(diǎn)，致使很難保證統(tǒng)計(jì)沒有誤差。
4、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜。
此外，一般選票中除了印刷有候選人姓名之外，有一欄是手工填寫“另選他人”欄目，對于填入的姓名，已有的處理方式由于不是采用基于圖像的符號識別技術(shù)，因此只能把這些填寫有另選他人姓名的選票單獨(dú)拿出來人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
在公開號為CN1179583A的發(fā)明專利申請說明書中、公開了一種圖像掃描式自動選票機(jī)，是采用接觸式傳感器(CIS)技術(shù)對圖像進(jìn)行線掃描。但其復(fù)雜的傳動、導(dǎo)軌等機(jī)械裝置導(dǎo)致使用壽命降低，維護(hù)量大，設(shè)備一致性差。其中的傳動裝置不僅不能做到正確區(qū)分有效、無效票，而且對于紙質(zhì)較硬的選票在傳送過程中會折壞選票。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，提供一種使用條件簡單、實(shí)際準(zhǔn)確率高、符合人們使用習(xí)慣、使用方便的基于圖像符號識別的電子票箱，通過對電子票箱中攝像頭所獲取的圖像信息進(jìn)行文字符號處理及兩維圖像快速處理，能夠?qū)Α啊?、×、○、●、\、/”及各種手寫符號的選票信息作出快速、準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)，解決現(xiàn)有OMR產(chǎn)品存在的不足。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置箱體，所述箱體的上部為圖像獲取單元，箱體的下部為票倉單元；
所述圖像獲取單元由直立的透明票夾分設(shè)為左右對稱的兩間采像室，所述透明票夾由處在兩側(cè)的平光鏡構(gòu)成，采像室內(nèi)設(shè)置平面鏡，平面鏡與所述透明票夾的平面呈45°，通過所述平面鏡對選票成像的攝像頭設(shè)置在與所述透明票夾平面相互垂直的箱體側(cè)壁上；光源位于平面鏡的背部，在所述透明票夾兩側(cè)邊與攝像頭所在的箱體側(cè)壁之間，存在有光通道；所述票倉單元以透明票夾所處位置為中心，呈左右分設(shè)為有效票區(qū)和無效票區(qū)，所述有效票區(qū)和無效票區(qū)以可在兩票區(qū)之間擺動的分票板分隔，分票板承接在透明票夾的下方，其底部是以轉(zhuǎn)軸支承的“人”字選票導(dǎo)向槽，“人”字選票導(dǎo)向槽的兩側(cè)板分別指向有效票區(qū)和無效票區(qū)。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于在所述圖像獲取單元的箱體內(nèi)側(cè)采用對光具有漫反射能力表面層。
所述分票板由選票水平擋板和選票導(dǎo)向槽組成，兩部分可采用分離設(shè)計(jì)，也可采用兩部分結(jié)合成一體的整體設(shè)計(jì)。前者結(jié)構(gòu)簡單，后者可提高選票分選速度。
攝像頭首先以低分辨率模式觀察選票在透明票夾中是否到位，繼而轉(zhuǎn)為以高分辨率模式采集選票信息。經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)選票為有效或者無效后，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)控制信號，使分票板向一側(cè)擺動，分票板擺過，透明票夾中的選票落下，落下的選票經(jīng)分票板上的“人”字選票導(dǎo)向槽對應(yīng)滑入有效票區(qū)或無效票區(qū)。與此同時，系統(tǒng)通過局域網(wǎng)將由攝像頭獲取的選票信息傳送給主機(jī)處理統(tǒng)計(jì)，自動獲得結(jié)果。
本實(shí)用新型是以攝像頭將選票作為整幅圖像進(jìn)行采集，再由系統(tǒng)通過算法定位、分割、按照文字的識別方法，識別出“√、×、○、●、\、/”及各種手寫符號。然后，根據(jù)識別結(jié)果判斷該選票是否有效，反饋相應(yīng)信號控制分票板的擺過，將選票分類到相應(yīng)票倉中，同時通過局域網(wǎng)將該數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)集中存儲處理。
與已有技術(shù)中相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在1、本實(shí)用新型采用非接觸式CMOS圖像傳感器技術(shù)，可進(jìn)行二維文字、條碼、特殊符號等自動識別。本實(shí)用新型電子票箱還可以自動提取另選他人名單。
2、本實(shí)用新型對于選票紙張和印刷質(zhì)量，如套印誤差、剪切誤差等，基本沒有要求。已有OMR中選票的套印誤差和剪切誤差必須分別控制在0.1mm和0.2mm以內(nèi)，精度要求苛刻；3、本實(shí)用新型使投票人對于選票的涂寫非常方便，不限制專用鉛筆，不必涂滿長方條，也可涂出長方條外，整張選票涂寫不必深淺一致等。使用者可以采用手工選票一樣的寫票方式；4、本實(shí)用新型由于采用選票整張圖像采集和處理，省去了復(fù)雜的高精度機(jī)械裝置，走紙傳動機(jī)構(gòu)簡化很多，維護(hù)工作量大大減少，提高了設(shè)備的使用壽命；


圖1為本實(shí)用新型主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型光路示意圖。
圖3為本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型分票板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型圖像獲取單元立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實(shí)用新型電路框圖。
圖中標(biāo)號1平光鏡、2采像室、3平面鏡、4選票、5攝像頭、6箱體側(cè)壁、7光源、8光通道、9有效票區(qū)、10無效票區(qū)、11分票板、12水平擋板、13轉(zhuǎn)軸、14選票導(dǎo)向槽。
參見圖1，設(shè)置箱體，箱體的上部為圖像獲取單元，箱體的下部為票倉單元；如圖1、圖2和圖3所示，圖像獲取單元由直立的透明票夾分設(shè)為左右對稱的兩間采像室2，透明票夾是由處在兩側(cè)的平光鏡1構(gòu)成，采像室2內(nèi)設(shè)置平面鏡3，平面鏡3與平光鏡1的平面呈45°，通過平面鏡3對選票4成像的攝像頭5設(shè)置在與平光鏡1的平面相互垂直的箱體內(nèi)側(cè)壁6上；光源7位于平面鏡3的背部，在透明票夾的兩側(cè)邊與攝像頭5所在的箱體內(nèi)側(cè)壁6之間，存在有光通道8；參見圖1、圖3和圖4，票倉單元以透明票夾的所處位置為中心，呈左右分設(shè)為有效票區(qū)9和無效票區(qū)10，有效票區(qū)9和無效票區(qū)10以可在兩票區(qū)之間擺動的分票板11分隔，分票板11以其頂部選票水平擋板12承接在透明票夾的下方，分票板11的底部是以轉(zhuǎn)軸3支承的“人”字選票導(dǎo)向槽14，“人”字選票導(dǎo)向槽14的兩側(cè)板分別指向有效票區(qū)9和無效票區(qū)10。
本實(shí)施例中，光源7采用高頻日光燈，頻率≥15KHZ，由光源7提供光照。如果使用工頻日光燈，則采集的圖像會明暗不均，不利于對圖像進(jìn)行識別。
攝像頭5采集選票信息。采用雙采像室，可以保證無論投入的選票朝向如何，都能順利采集。
圖1、圖2和圖5所示，為了選票4在攝像頭5中成像清晰，透明票夾中的選票4要接受到一定強(qiáng)度的光照，并且要求整張選票的光照均勻，不能出現(xiàn)選票上光照過強(qiáng)或者不足的情況。若是由光源直接為選票投照，則會導(dǎo)致選票局部出現(xiàn)強(qiáng)光，無法采集有效圖像信息。圖中所示，將光源7設(shè)置在平面鏡3的背部，并非是在平面鏡3的正面或側(cè)面，并且在圖像獲取單元的箱體內(nèi)側(cè)采用對光具有漫反射能力表面層，即可達(dá)到光照均勻的要求。
由于箱體內(nèi)部空間的限制，如果攝像頭5與選票4的距離過近，雖然可以得到較好的圖像，但是只要選票4有微小的偏移，采集到的圖像就會產(chǎn)生明顯的失真，不利于圖像快速、正確識別。本實(shí)施例中，通過平面鏡3的設(shè)置，可以有效增大光路，有效避免圖像失真。
分票板的兩部分可采用分離和一體兩種設(shè)計(jì)方式。在分離設(shè)計(jì)中，選票水平擋板12可采用兩種方式驅(qū)動電磁式和電機(jī)式。采用電磁式驅(qū)動，機(jī)構(gòu)中的電磁吸合裝置在吸合過程中會產(chǎn)生規(guī)律性的聲響并且震動較大，不適合在某些選舉場合進(jìn)行使用。同時，電磁吸合裝置對電流的穩(wěn)定性要求較高，不利于長時間使用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動可實(shí)現(xiàn)快速、精確地定位。另外，由于選票水平擋板12被單獨(dú)驅(qū)動，在選票4滑落出透明票夾后即可投入下一張選票，提高了效率。本實(shí)施例中采用一體式設(shè)計(jì)，在分票板旋轉(zhuǎn)的同時，其頂部水平擋板12偏離對透明票夾中選票的承接，使選票滑出透明票夾。
本實(shí)施例中，選票是依靠自身的重力沿分票板滑落，對于選票的紙質(zhì)硬度沒有要求。具體將分票板設(shè)置為導(dǎo)槽形式，更有利于選票沿導(dǎo)槽準(zhǔn)確滑落在對應(yīng)的選票區(qū)中。
考慮到通常的有效票數(shù)量超出無效票數(shù)量，可以設(shè)置有效票區(qū)的容積大于無效票區(qū)，充分利用票箱內(nèi)的有限空間。具體實(shí)施中，相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置還包括有信息處理單元及控制單元，由攝像頭獲取的關(guān)于選票的圖像信息，被傳送至信息處理系統(tǒng)，經(jīng)識別，由控制單元控制，使步進(jìn)電機(jī)發(fā)出驅(qū)動，經(jīng)傳動使分票板擺動，選票分選到有效票區(qū)或無效票區(qū)中。
信息處理單元和控制單元的設(shè)置該單元由1臺X86架構(gòu)的微型計(jì)算機(jī)及識別軟件構(gòu)成，負(fù)責(zé)對選票圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行識別、判斷、存儲、統(tǒng)計(jì)，通過局域網(wǎng)把選票信息上傳至服務(wù)器匯總，同時負(fù)責(zé)發(fā)送消息給單片機(jī)完成相關(guān)操作。在選票投入速度過快，透明票夾中出現(xiàn)多張選票重疊時，該單元也對其進(jìn)行識別并報警。
控制單元協(xié)調(diào)其它各單元之間的操作，并向用戶提供信息反饋。其原理示意如圖6所示圖6所示，按鈕A1為復(fù)位按鈕。按鈕A2作調(diào)試、自檢、糾錯等使用。狀態(tài)指示燈Z5作顯示內(nèi)部工作狀態(tài)、報警等使用。
電子票箱中單片機(jī)工作流程0、交流220V電源從插座CZ1送入。
1、單片機(jī)初始化(寄存器、端口置初值、開中斷等)。
2、關(guān)閉指示燈Z3、Z4，點(diǎn)亮指示燈Z5。
3、控制蜂鳴器Y1響一聲。
4、等待電源開關(guān)K1閉合。
5、指示燈Z3、Z4開始交替閃動綠燈。
6、繼電器J1吸合，給微機(jī)和日光燈D1、D2供電。
7、同步電機(jī)復(fù)位，先旋轉(zhuǎn)到限位光電耦合器處，再旋轉(zhuǎn)到初始工作位置。
8、如果接收到微機(jī)通過串口發(fā)送的消息MW1
8.1、控制指示燈Z3、Z4開始亮綠燈。
8.2、轉(zhuǎn)如入步驟12。
9、如果電源開關(guān)K1連續(xù)斷開、閉合3次以上9.1、控制繼電器J1斷開，強(qiáng)行關(guān)機(jī)。
9.2、關(guān)閉指示燈Z3、Z4。
9.3、等待電源開關(guān)K1斷開。
9.4、轉(zhuǎn)入步驟1。
10、如果超時，則指示燈Z3、Z4快速交替閃動綠燈，控制蜂鳴器Y1開始連續(xù)響十聲。
11、轉(zhuǎn)入步驟8。
12、如果接收到微機(jī)發(fā)送的消息MW2，控制指示燈Z3、Z4開始同時閃動綠燈。
13、如果接收到微機(jī)發(fā)送的消息MW1，控制指示燈Z3、Z4開始亮綠燈。
14、如果接收到微機(jī)發(fā)送的消息MW3或MW414.1、控制指示燈Z3、Z4開始同時閃動綠燈。
14.2、通過串口向微機(jī)發(fā)送消息MD2，轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機(jī)控制選票分票板的位置，控制放下選票。
14.3、如果接收到微機(jī)發(fā)送的消息MW5。
14.3.1、延時一會兒，轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機(jī)，控制分票板的下部分放垂直。
14.3.2、延時一會兒，轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機(jī)控制分票板的上部分擋住選票下放位置。
14.3.3、通過串口向微機(jī)發(fā)送消息MD1，表示可以再接收選票。
14.4、如果超時，控制蜂鳴器開始連續(xù)響三聲，提示選票卡住。
14.5、如果電源開關(guān)斷開，轉(zhuǎn)入步驟15。
14.6.、轉(zhuǎn)入步驟14.3。
15、如果電源開關(guān)斷開15.1、通過串口向微機(jī)發(fā)送消息MD3，通知微機(jī)關(guān)機(jī)。
15.2、如果測(測試串口)到微機(jī)斷電或超時15.2.1、控制繼電器J1斷開，強(qiáng)行關(guān)機(jī)。
15.2.2、關(guān)閉指示燈Z3、Z4。
15.2.3、如果電源開關(guān)閉合，等待5秒鐘。
15.2.4、轉(zhuǎn)入步驟1。
15.3、轉(zhuǎn)入步驟15.2。
16、轉(zhuǎn)入步驟12。
電子票箱中微機(jī)流程
0、微機(jī)供電。
1、自動啟動電子票箱應(yīng)用程序。
2、從本機(jī)或通過局網(wǎng)從主機(jī)獲取選票格式信息。
3、通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW1，表示微機(jī)應(yīng)用程序準(zhǔn)備好接收投票。
4、等待選票投入玻璃倉。
5、通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW2，表示有選票投入。
6、如果選票在玻璃倉中到位，轉(zhuǎn)入步驟8；7、如果選票沒到位又被取出7.1、通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW1。
7.2、轉(zhuǎn)入步驟4。
8、讀入圖像，進(jìn)行識別和判斷8.1、如果又投入另一張選票，則語音報警，提示將新選票取出。轉(zhuǎn)入步驟6。
8.2、如果是有效票，則通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW3。
8.3.、如果是無效票，則通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW4。
8.4、如果選票格式不符，則語音報警，并發(fā)送消息MW4。
8.5、通過局網(wǎng)向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送選票數(shù)據(jù)。
9、等待單片機(jī)通過串口發(fā)送的消息MD29.1、如果接收到消息MD2，轉(zhuǎn)入步驟10。
9.2、如果超時，則語音報警，提示單片機(jī)工作不正常。
9.3、轉(zhuǎn)入步驟9.1。
10、通過圖像判定玻璃倉中選票是否完全落下，如果完全落下10.1、通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW5。
10.2、轉(zhuǎn)入步驟14。
11、如果玻璃倉中選票沒完全落下又投入新選票，語音報警，提示將新選票取出。
12、如果超時，語音報警，提示選票卡住。
13、轉(zhuǎn)入步驟10。
14、如果接收到單片機(jī)通過串口發(fā)送的消息MD114.1、通過串口向單片機(jī)發(fā)送消息MW1。
14.2、轉(zhuǎn)入步驟4。
15、如果超時，語音報警，提示單片機(jī)工作不正常。
16、轉(zhuǎn)入步驟14。
權(quán)利要求1.基于圖像符號識別的電子票箱，其特征是設(shè)置箱體，箱體的上部為圖像獲取單元，箱體的下部為票倉單元；所述圖像獲取單元由直立的透明票夾分設(shè)為左右對稱的兩間采像室(2)，所述透明票夾由處在兩側(cè)的平光鏡(1)構(gòu)成，采像室(2)內(nèi)設(shè)置平面鏡(3)，平面鏡(3)與所述平光鏡(1)的平面呈45°，通過所述平面鏡(3)對選票(4)成像的攝像頭(5)設(shè)置在與所述平光鏡(1)的平面相互垂直的箱體內(nèi)側(cè)壁(6)上；光源(7)位于平面鏡(3)的背部，在所述透明票夾兩側(cè)邊與攝像頭所在的箱體側(cè)壁之間，存在有光通道(8)；所述票倉單元以透明票夾所處位置為中心，呈左右分設(shè)為有效票區(qū)(9)和無效票區(qū)(10)，所述有效票區(qū)(9)和無效票區(qū)(10)以可在兩票區(qū)之間擺動的分票板(11)分隔，分票板(11)以其頂部水平擋板(12)承接在透明票夾的下方，分票板(11)的底部是以轉(zhuǎn)軸(13)支承的“人”字選票導(dǎo)向槽(14)，“人”字選票導(dǎo)向槽(14)的兩側(cè)板分別指向有效票區(qū)(9)和無效票區(qū)(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子票箱，其特征是在所述圖像獲取單元的箱體內(nèi)側(cè)采用對光具有漫反射能力表面層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子票箱，其特征是所述分票板(11)中的水平擋板(12)和選票導(dǎo)向槽(14)為整體式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子票箱，其特征是所述分票板(11)中的水平擋板(12)和選票導(dǎo)向槽(14)為分體式設(shè)置。
專利摘要基于圖像符號識別的電子票箱，其特征是設(shè)置箱體，箱體的上部為圖像獲取單元，箱體的下部為票倉單元；圖像獲取單元由直立的透明票夾分設(shè)為左右對稱的兩間采像室，票倉單元以透明票夾所處位置為中心，呈左右分設(shè)為有效票區(qū)和無效票區(qū)，兩票區(qū)之間以可擺動的分票板分隔。本實(shí)用新型使用條件簡單、實(shí)際準(zhǔn)確率高、符合人們使用習(xí)慣。通過對攝像頭所獲取的圖像信息進(jìn)行文字符號處理及兩維圖像快速處理可以對“√、×、○、●、\、/”以及各種手寫符號的選票信息作出快速、準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)。廣泛適用于社會調(diào)查、各類普查、各種證券、彩票處理等。
文檔編號G07C13/00GK2874635SQ20062006978
公開日2007年2月28日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者吳建國, 劉蘇南, 夏承寶, 胡以桃, 吳海輝, 樊慶林, 王虎, 趙照 申請人:吳建國