CN100587730C - 基于图像符号识别的电子票箱 - Google Patents

Abstract

基于图像符号识别的电子票箱，其特征是设置箱体，箱体的上部为图像获取单元，箱体的下部为票仓单元；图像获取单元由直立的透明票夹分设为左右对称的两间采像室，票仓单元以透明票夹所处位置为中心，呈左右分设为有效票区和无效票区，两票区之间以可摆动的分票板分隔。本发明使用条件简单、实际准确率高、符合人们使用习惯。通过对摄像头所获取的图像信息进行文字符号处理及两维图像快速处理可以对“√、×、○、●、\、/”以及各种手写符号的选票信息作出快速、准确的统计。广泛适用于社会调查、各类普查、各种证券、彩票处理等。

Description

基于图像符号识别的电子票箱

技术领域：

本发明涉及用于投放选票，并提供自动分选信息的电子票箱。

背景技术：

目前，处理大量选票卡类信息多采用光学标记阅读机(OMR)，它能识别填涂在规定格式选票上的标记，利用光电变换原理对填涂在选票上的内容进行高速采集，然后进入计算机处理。但这类光学标记阅读机在使用中存在以下问题：

1、对于选票纸张和印刷质量要求太高，限制太多。如套印误差和剪切误差必须分别控制在0.1mm和0.2mm以内。

2、对使用者涂写要求太高，限制太多。如需要用专用铅笔涂满长方条，不得涂出长方条外，整张选票涂写要深浅一致等。

3、由于使用时不容易做到上述两点，致使很难保证统计没有误差。

4、机械传动机构复杂。

此外，一般选票中除了印刷有候选人姓名之外，有一栏是手工填写“另选他人”栏目，对于填入的姓名，已有的处理方式由于不是采用基于图像的符号识别技术，因此只能把这些填写有另选他人姓名的选票单独拿出来人工进行统计。

在公开号为CN1179583A的发明专利申请说明书中、公开了一种图像扫描式自动选票机，是采用接触式传感器(CIS)技术对图像进行线扫描。但其复杂的传动、导轨等机械装置导致使用寿命降低，维护量大，设备一致性差。其中的传动装置不仅不能做到正确区分有效、无效票，而且对于纸质较硬的选票在传送过程中会折坏选票。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术中所存在的不足之处，提供一种使用条件简单、实际准确率高、符合人们使用习惯、使用方便的基于图像符号识别的电子票箱，通过对电子票箱中摄像头所获取的图像信息进行文字符号处理及两维图像快速处理，能够对“√、×、○、●、\、/”及各种手写符号的选票信息作出快速、准确的统计，解决现有OMR产品存在的不足。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的结构特点是设置箱体，所述箱体的上部为图像获取单元，箱体的下部为票仓单元；

所述图像获取单元由直立的透明票夹分设为左右对称的两间采像室，所述透明票夹由处在两侧的平光镜构成，采像室内设置平面镜，平面镜与所述透明票夹的平面呈45°，通过所述平面镜对选票成像的摄像头设置在与所述透明票夹平面相互垂直的箱体侧壁上；光源位于平面镜的背部，在所述透明票夹两侧边与摄像头所在的箱体侧壁之间，存在有光通道；

所述票仓单元以透明票夹所处位置为中心，呈左右分设为有效票区和无效票区，所述有效票区和无效票区以可在两票区之间摆动的分票板分隔，分票板承接在透明票夹的下方，其底部是以转轴支承的“人”字选票导向槽，“人”字选票导向槽的两侧板分别指向有效票区和无效票区。

本发明的结构特点也在于：

在所述图像获取单元的箱体内侧采用对光具有漫反射能力表面层。

所述分票板由选票水平挡板和选票导向槽组成，两部分可采用分离设计，也可采用两部分结合成一体的整体设计。前者结构简单，后者可提高选票分选速度。

摄像头首先以低分辨率模式观察选票在透明票夹中是否到位，继而转为以高分辨率模式采集选票信息。经系统确认选票为有效或者无效后，系统发出相应控制信号，使分票板向一侧摆动，分票板摆过，透明票夹中的选票落下，落下的选票经分票板上的“人”字选票导向槽对应滑入有效票区或无效票区。与此同时，系统通过局域网将由摄像头获取的选票信息传送给主机处理统计，自动获得结果。

本发明是以摄像头将选票作为整幅图像进行采集，再由系统通过算法定位、分割、按照文字的识别方法，识别出“√、×、○、●、\、/”及各种手写符号。然后，根据识别结果判断该选票是否有效，反馈相应信号控制分票板的摆过，将选票分类到相应票仓中，同时通过局域网将该数据发送给主机集中存储处理。

与已有技术中相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用非接触式CMOS图像传感器技术，可进行二维文字、条码、特殊符号等自动识别。本发明电子票箱还可以自动提取另选他人名单。

2、本发明对于选票纸张和印刷质量，如套印误差、剪切误差等，基本没有要求。已有OMR中选票的套印误差和剪切误差必须分别控制在0.1mm和0.2mm以内，精度要求苛刻；

3、本发明使投票人对于选票的涂写非常方便，不限制专用铅笔，不必涂满长方条，也可涂出长方条外，整张选票涂写不必深浅一致等。使用者可以采用手工选票一样的写票方式；

4、本发明由于采用选票整张图像采集和处理，省去了复杂的高精度机械装置，走纸传动机构简化很多，维护工作量大大减少，提高了设备的使用寿命；

附图说明：

图1为本发明主视结构示意图。

图2为本发明光路示意图。

图3为本发明内部结构示意图。

图4为本发明分票板结构示意图。

图5为本发明图像获取单元立体结构示意图。

图6为本发明电路框图。

图中标号：1平光镜、2采像室、3平面镜、4选票、5摄像头、6箱体侧壁、7光源、8光通道、9有效票区、10无效票区、11分票板、12水平挡板、13转轴、14选票导向槽。

参见图1，设置箱体，箱体的上部为图像获取单元，箱体的下部为票仓单元；

如图1、图2和图3所示，图像获取单元由直立的透明票夹分设为左右对称的两间采像室2，透明票夹是由处在两侧的平光镜1构成，采像室2内设置平面镜3，平面镜3与平光镜1的平面呈45°，通过平面镜3对选票4成像的摄像头5设置在与平光镜1的平面相互垂直的箱体内侧壁6上；光源7位于平面镜3的背部，在透明票夹的两侧边与摄像头5所在的箱体内侧壁6之间，存在有光通道8；

参见图1、图3和图4，票仓单元以透明票夹的所处位置为中心，呈左右分设为有效票区9和无效票区10，有效票区9和无效票区10以可在两票区之间摆动的分票板11分隔，分票板11以其顶部选票水平挡板12承接在透明票夹的下方，分票板11的底部是以转轴3支承的“人”字选票导向槽14，“人”字选票导向槽14的两侧板分别指向有效票区9和无效票区10。

本实施例中，光源7采用高频日光灯，频率≥15KHZ，由光源7提供光照。如果使用工频日光灯，则采集的图像会明暗不均，不利于对图像进行识别。

摄像头5采集选票信息。采用双采像室，可以保证无论投入的选票朝向如何，都能顺利采集。

图1、图2和图5所示，为了选票4在摄像头5中成像清晰，透明票夹中的选票4要接受到一定强度的光照，并且要求整张选票的光照均匀，不能出现选票上光照过强或者不足的情况。若是由光源直接为选票投照，则会导致选票局部出现强光，无法采集有效图像信息。图中所示，将光源7设置在平面镜3的背部，并非是在平面镜3的正面或侧面，并且在图像获取单元的箱体内侧采用对光具有漫反射能力表面层，即可达到光照均匀的要求。

由于箱体内部空间的限制，如果摄像头5与选票4的距离过近，虽然可以得到较好的图像，但是只要选票4有微小的偏移，采集到的图像就会产生明显的失真，不利于图像快速、正确识别。本实施例中，通过平面镜3的设置，可以有效增大光路，有效避免图像失真。

分票板的两部分可采用分离和一体两种设计方式。在分离设计中，选票水平挡板12可采用两种方式驱动：电磁式和电机式。采用电磁式驱动，机构中的电磁吸合装置在吸合过程中会产生规律性的声响并且震动较大，不适合在某些选举场合进行使用。同时，电磁吸合装置对电流的稳定性要求较高，不利于长时间使用。步进电机驱动可实现快速、精确地定位。另外，由于选票水平挡板12被单独驱动，在选票4滑落出透明票夹后即可投入下一张选票，提高了效率。本实施例中采用一体式设计，在分票板旋转的同时，其顶部水平挡板12偏离对透明票夹中选票的承接，使选票滑出透明票夹。

本实施例中，选票是依靠自身的重力沿分票板滑落，对于选票的纸质硬度没有要求。具体将分票板设置为导槽形式，更有利于选票沿导槽准确滑落在对应的选票区中。

考虑到通常的有效票数量超出无效票数量，可以设置有效票区的容积大于无效票区，充分利用票箱内的有限空间。具体实施中，相应的系统设置还包括有信息处理单元及控制单元，由摄像头获取的关于选票的图像信息，被传送至信息处理系统，经识别，由控制单元控制，使步进电机发出驱动，经传动使分票板摆动，选票分选到有效票区或无效票区中。

信息处理单元和控制单元的设置：

该单元由1台X86架构的微型计算机及识别软件构成，负责对选票图像数据进行识别、判断、存储、统计，通过局域网把选票信息上传至服务器汇总，同时负责发送消息给单片机完成相关操作。在选票投入速度过快，透明票夹中出现多张选票重叠时，该单元也对其进行识别并报警。

控制单元防调其它各单元之间的操作，并向用户提供信息反馈。其原理示意如图6所示：

图6所示，按钮A1为复位按钮。按钮A2作调试、自检、纠错等使用。状态指示灯Z5作显示内部工作状态、报警等使用。

电子票箱中单片机工作流程：

0、交流220V电源从插座CZ1送入。

1、单片机初始化(寄存器、端口置初值、开中断等)。

2、关闭指示灯Z3、Z4，点亮指示灯Z5。

3、控制蜂鸣器Y1响一声。

4、等待电源开关K1闭合。

5、指示灯Z3、Z4开始交替闪动绿灯。

6、继电器J1吸合，给微机和日光灯D1、D2供电。

7、同步电机复位，先旋转到限位光电耦合器处，再旋转到初始工作位置。

8、如果接收到微机通过串口发送的消息MW1：

8.1、控制指示灯Z3、Z4开始亮绿灯。

8.2、转如入步骤12。

9、如果电源开关K1连续断开、闭合3次以上：

9.1、控制继电器J1断开，强行关机。

9.2、关闭指示灯Z3、Z4。

9.3、等待电源开关K1断开。

9.4、转入步骤1。

10、如果超时，则指示灯Z3、Z4快速交替闪动绿灯，控制蜂鸣器Y1开始连续响十声。

11、转入步骤8。

12、如果接收到微机发送的消息MW2，控制指示灯Z3、Z4开始同时闪动绿灯。

13、如果接收到微机发送的消息MW1，控制指示灯Z3、Z4开始亮绿灯。

14、如果接收到微机发送的消息MW3或MW4：

14.1、控制指示灯Z3、Z4开始同时闪动绿灯。

14.2、通过串口向微机发送消息MD2，转动步进电机控制选票分票板的位置，控制放下选票。

14.3、如果接收到微机发送的消息MW5。

14.3.1、延时一会儿，转动步进电机，控制分票板的下部分放垂直。

14.3.2、延时一会儿，转动步进电机控制分票板的上部分挡住选票下放位置。

14.3.3、通过串口向微机发送消息MD1，表示可以再接收选票。

14.4、如果超时，控制蜂鸣器开始连续响三声，提示选票卡住。

14.5、如果电源开关断开，转入步骤15。

14.6.、转入步骤14.3。

15、如果电源开关断开：

15.1、通过串口向微机发送消息MD3，通知微机关机。

15.2、如果测(测试串口)到微机断电或超时：

15.2.1、控制继电器J1断开，强行关机。

15.2.2、关闭指示灯Z3、Z4。

15.2.3、如果电源开关闭合，等待5秒钟。

15.2.4、转入步骤1。

15.3、转入步骤15.2。

16、转入步骤12。

电子票箱中微机流程：

0、微机供电。

1、自动启动电子票箱应用程序。

2、从本机或通过局网从主机获取选票格式信息。

3、通过串口向单片机发送消息MW1，表示微机应用程序准备好接收投票。

4、等待选票投入玻璃仓。

5、通过串口向单片机发送消息MW2，表示有选票投入。

6、如果选票在玻璃仓中到位，转入步骤8；

7、如果选票没到位又被取出：

7.1、通过串口向单片机发送消息MW1。

7.2、转入步骤4。

8、读入图像，进行识别和判断：

8.1、如果又投入另一张选票，则语音报警，提示将新选票取出。转入步骤6。

8.2、如果是有效票，则通过串口向单片机发送消息MW3。

8.3.、如果是无效票，则通过串口向单片机发送消息MW4。

8.4、如果选票格式不符，则语音报警，并发送消息MW4。

8.5、通过局网向系统主机发送选票数据。

9、等待单片机通过串口发送的消息MD2：

9.1、如果接收到消息MD2，转入步骤10。

9.2、如果超时，则语音报警，提示单片机工作不正常。

9.3、转入步骤9.1。

10、通过图像判定玻璃仓中选票是否完全落下，如果完全落下：

10.1、通过串口向单片机发送消息MW5。

10.2、转入步骤14。

11、如果玻璃仓中选票没完全落下又投入新选票，语音报警，提示将新选票取出。

12、如果超时，语音报警，提示选票卡住。

13、转入步骤10。

14、如果接收到单片机通过串口发送的消息MD1：

14.1、通过串口向单片机发送消息MW1。

14.2、转入步骤4。

15、如果超时，语音报警，提示单片机工作不正常。

16、转入步骤14。

Claims (4)

1、基于图像符号识别的电子票箱，其特征是设置箱体，箱体的上部为图像获取单元，箱体的下部为票仓单元；

所述图像获取单元由直立的透明票夹分设为左右对称的两间采像室(2)，所述透明票夹由处在两侧的平光镜(1)构成，采像室(2)内设置平面镜(3)，平面镜(3)与所述平光镜(1)的平面呈45°，两个采像室中的两个平面镜相互平行，通过所述平面镜(3)对选票(4)成像的摄像头(5)设置在与所述平光镜(1)的平面相互垂直的箱体内侧壁(6)上；光源(7)位于平面镜(3)的背部，在所述透明票夹两侧边与摄像头所在的箱体侧壁之间，存在有光通道(8)；

所述票仓单元以透明票夹所处位置为中心，呈左右分设为有效票区(9)和无效票区(10)，所述有效票区(9)和无效票区(10)以可在两票区之间摆动的分票板(11)分隔，分票板(11)以其顶部水平挡板(12)承接在透明票夹的下方，分票板(11)的底部是以转轴(13)支承的“人”字选票导向槽(14)，“人”字选票导向槽(14)的两侧板分别指向有效票区(9)和无效票区(10)；

经系统确认选票为有效或无效后，系统发出控制信号，使水平挡板(12)移开透明票夹下方，并使分票板(11)摆动，从而使选票落入相应的票区。

2、根据权利要求1所述的电子票箱，其特征是在所述图像获取单元的箱体内侧采用对光具有漫反射能力表面层。

3、根据权利要求1所述的电子票箱，其特征是所述分票板(11)中的水平挡板(12)和选票导向槽(14)为整体式结构。

4、根据权利要求1所述的电子票箱，其特征是所述分票板(11)中的水平挡板(12)和选票导向槽(14)为分体式设置。

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