KR102078822B1 - 투표지 인식 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투표지 인식 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 투표지의 자동 개표 장치에서 기표 전의 투표용지를 미리 등록하고 기표한 투표지와 기등록된 투표용지를 비교하여 기표한 투표지의 분류 및 미분류를 결정하는 투표지 인식 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 투표지 인식 방법은 투표지를 입력받아 개표 처리하는 자동 개표 장치에서 수행하는 투표지 인식 방법으로서, 투표지를 스캔하여 생성한 투표지 이미지로부터 투표지 크기, 투표지 배경색, 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 추출하는 단계와, 상기 추출한 투표지 크기 및 배경색을 기등록된 투표용지 크기 및 배경색과 비교하는 단계와, 상기 추출한 투표지의 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 기등록된 투표용지의 각 대응 영역과 비교하여 유사도를 계산하는 단계와, 상기 생성한 투표지 이미지를 분석하여 투표지의 훼손 여부를 검사하는 단계를 포함한다.

Description

투표지 인식 방법{Method for distinguishing ballot-paper}

본 발명은 투표지 인식 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 투표지의 자동 개표 장치에서 기표 전의 투표용지를 미리 등록하고 기표한 투표지와 기등록된 투표용지를 비교하여 기표한 투표지의 분류 및 미분류를 결정하는 투표지 인식 방법에 관한 것이다.

일반적으로 정부나 지방자치단체에서 하는 투표의 결과를 집계하기 위한 개표 과정은 통상적으로 다수의 인력에 의한 수작업으로 진행되기 때문에 많은 인력과 시간이 소요되는 상황이다.

따라서, 이러한 종래의 수작업에 의한 개표 방법을 획기적으로 개선하기 위하여 투표용지를 자동으로 인식하고 분류하여 개표 작업을 신속히 처리할 수 있는 자동개표 시스템의 개발이 요구되고 있다.

이러한 자동개표 시스템에서 가장 중요한 점은 투표용지의 유효성을 판단하고 투표용지의 기표 상태를 정확히 인식하여 그에 따른 개표의 신뢰성을 높이는 것이다.

특별히 투표용지가 선거관리위원회에서 배포한 정상적인 투표용지인지를 판단하는 것이 중요한데, 종래에는 단순히 투표용지 내의 인쇄영역만을 비교하여 투표용지의 정상 여부를 판단하였다.

그러나 투표용지가 위조되거나 훼손 또는 오염된 경우와 같이 정상적인 투표용지로 보기 어려운 경우에도 종래 자동개표 시스템은 이러한 투표용지를 정상적인 투표용지로 인식할 수 있는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-0442014호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 위조되거나 다양한 원인으로 인해 변형된 투표용지를 정확히 식별함으로써 개표의 신뢰성을 높일 수 있는 투표용지의 인식 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 투표지 인식 방법은 투표지를 입력받아 개표 처리하는 자동 개표 장치에서 수행하는 투표지 인식 방법으로서, 투표지를 스캔하여 생성한 투표지 이미지로부터 투표지 크기, 투표지 배경색, 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 추출하는 단계와, 상기 추출한 투표지 크기 및 배경색을 기등록된 투표용지 크기 및 배경색과 비교하는 단계와, 상기 추출한 투표지의 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 기등록된 투표용지의 각 대응 영역과 비교하여 유사도를 계산하는 단계와, 상기 생성한 투표지 이미지를 분석하여 투표지의 훼손 여부를 검사하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 추출하는 단계는 상기 투표지 이미지에 대해 기울기 보정 및 검은 테두리 제거를 수행하여 보정된 투표지 이미지를 생성하는 단계와, 상기 보정된 투표지 이미지에서 적색 부분을 제거한 적색 채널 이미지를 생성하는 단계와, 상기 적색 채널 이미지로부터 투표지 크기 및 투표지 배경색을 추출하여 저장하는 단계와, 상기 적색 채널 이미지로부터 선거 명 영역 및 후보자 영역을 추출하여 저장하는 단계와, 상기 적색 부분만을 포함하는 적색 이미지에서 관인 영역 및 청인 영역을 추출하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교하는 단계는 크기 비교 시 투표용지와 투표지의 각 너비와 높이를 비교하여 적어도 하나의 차이가 0.7cm 이상이면 투표지가 기등록된 투표용지와 다른 것으로 판단하고, 배경색 비교 시 투표용지와 투표지의 RGB 값을 비교하여 R, G, B 값이 각각 20 이상 차이가 나면 투표지가 기등록된 투표용지와 다른 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유사도를 계산하는 단계는 상기 비교하는 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역에 대하여 각각 80% 이상의 면적이 일치하는 경우 투표지가 기등록된 투표용지와 동일한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 훼손 여부를 검사하는 단계는 투표용지 크기의 테두리에 테두리 영역을 설정한 훼손 확인용 템플릿과 상기 생성한 투표지 이미지를 비교하는 단계와, 상기 설정한 테두리 영역을 점유하는 임계치 이상의 검은색 부분이 확인되면 투표지가 훼손된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 생성한 투표지 이미지를 분석하여 투표지의 오염 여부를 검사하는 단계를 더 포함하여, 상기 오염 여부를 검사하는 단계는 상기 생성한 투표지 이미지와 기등록된 투표용지 이미지를 마이너스 연산하여 그 마이너스 연산에 의해 생성된 이미지에 나타난 잡음 크기가 0.1cm 이상이면 투표지가 오염된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 투표지의 크기 및 배경색과 투표지의 각 인쇄영역을 비교하는 동시에 투표지에 대해 훼손 및 오염 여부를 검사하여 위조되거나 다양한 원인으로 변형된 투표지를 정확하게 식별함으로써 개표의 신뢰성을 한층 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투표지의 자동 개표 처리 과정을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 투표용지 등록 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 투표용지 등록 과정 중의 투표용지 이미지를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 투표지 인식 과정을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 투표지 인식 과정 중의 투표지 이미지를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 투표지의 훼손 검사 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 투표지의 오염 검사 과정을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 투표지의 자동 개표 처리 과정을 나타낸 것이다.

투표지의 자동 개표 처리 과정은 투표지 인식 과정과 기표 인식 과정으로 나눌 수 있다. 투표지 인식 과정은 투표지의 유효성 여부를 분석하여 투표지를 분류 또는 미분류하는 과정을 의미하고, 기표 인식 과정은 기표 인의 유효성 여부를 분석하여 기표 번호를 인식하는 과정을 말한다.

이러한 투표지의 자동 개표 처리 과정은 투표지를 분류 또는 미분류하여 투표지의 기표 번호를 인식하는 자동 개표 장치에서 수행된다.

자동 개표 장치는 기표하지 않은 원본 투표용지를 미리 등록해 놓고 기표한 투표지를 입력받은 후 투표지를 분류하거나 미분류한다. 자동 개표 장치는 입력받은 투표지를 기등록된 원본 투표용지와 비교하여 투표지와 원본 투표용지가 일치하면 투표지를 분류로 결정한 후 기표 번호를 인식하는 과정을 수행하고, 투표지가 위조되었거나 오염 또는 훼손되어 투표지와 원본 투표용지가 일치하지 않으면 투표지를 미분류로 결정한다.

도 1을 참조하면, 자동 개표 장치는 개표 처리에 앞서 원본 투표용지를 입력받아 등록한다(S10). 투표용지 등록 단계(S10)는 투표용지 이미지로부터 투표용지의 크기 및 배경색과 투표용지를 구성하는 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 추출하여 저장한다.

투표용지 등록 단계(S10)가 완료되면, 자동 개표 장치는 기표한 투표지를 입력받아 투표지를 인식한다(S12). 투표지 인식 단계(S12)는 투표지의 유효성 여부를 분석하는 단계이다.

투표지 인식 단계(S12)는 투표용지 등록 단계(S10)와 마찬가지로 투표지 이미지로부터 투표지의 크기 및 배경색과 투표지를 구성하는 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 추출한 후 투표지의 추출한 정보와 기등록된 투표용지의 정보를 비교한다.

투표지 인식 단계(S12)의 분석 결과에 근거하여 투표지에 대해 분류 또는 미분류를 결정한다(S14). 투표지의 분석 결과 투표지와 기등록된 투표용지 간에 임계치 이상의 차이가 있거나 투표지에 오염이나 훼손이 있는 경우 투표지를 미분류로 결정하고(S18), 그렇지 않으면 투표지를 분류로 결정한 후 기표 인식 단계로 들어간다(S16).

미분류로 결정된 투표지는 무효 처리하거나(S24), 선거 관리자의 육안 검사를 통해 최종 유효성 여부가 판단된다.

분류로 결정된 투표지는 기표 인식 단계(S16)에서 기표 인의 유효성 여부가 판단된다. 기표 인의 유효성 여부는 기표 인의 크기, 모양, 내부 선분 등을 종합적으로 검토하여 판단한다.

기표 인식 단계(S16)의 종합 판단 결과에 근거하여 기표 인의 유효성 여부를 결정한다(S20). 기표 인이 유효한 경우 기표 번호를 인식하는 기표 번호 처리 단계(S22)를 수행하고, 기표 인이 유효하지 않으면 투표지를 무효 처리한다(S24).

도 2는 본 발명에 따른 투표용지 등록 과정을 나타낸 것이고, 도 3은 투표용지 등록 과정 중의 투표용지 이미지를 나타낸 것이다.

투표용지 등록 과정은 기표한 투표지 인식을 위해 기표 전의 원본 투표용지를 미리 인식하여 등록하는 과정이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 원본 투표용지를 스캔하여 원본 투표용지 이미지를 생성한다(S30). 도 3의 (a)는 원본 투표용지 이미지를 나타낸 것이다.

원본 투표용지 이미지가 생성되면 원본 투표용지 이미지를 보정한다(S32). 투표용지 스캔 과정에서 보통 투표용지가 약간 기울어지고 투표용지 테두리에 음영이 발생하게 된다.

따라서 투표용지 이미지에 대해 기울기 보정 및 검은색 테두리 제거를 수행하여 보정된 투표용지 이미지를 생성한다. 도 3의 (b)는 기울기가 보정되고 검은색 테두리가 제거된 투표용지 이미지를 나타낸 것이다.

투표용지 이미지가 보정되면, 보정된 투표용지 이미지로부터 적색 채널 이미지를 생성한다(S34). 보정된 투표용지 이미지에는 청인이나 관인 같이 적색(red color)으로 표시된 부분이 있는데 이러한 적색 부분을 제거하여 적색 채널(red channel) 이미지를 생성한다. 도 3의 (c)은 적색 부분이 제거된 투표용지 이미지를 나타낸 것이다.

이어서 적색 부분만을 포함하는 적색 이미지를 생성한다(S36). 적색 이미지는 적색 부분을 흰색으로 표시하고 적색 부분을 제외한 다른 모든 부분을 검은색으로 표시하여 생성한다. 도 3의 (d)는 적색 이미지를 나타낸 것이다.

이와 같이 적색 채널 이미지와 적색 이미지가 생성되면, 적색 채널 이미지로부터 투표용지의 크기 및 배경색을 추출하여 저장한다(S38).

이어서 투표용지의 각 구성 영역을 추출하여 저장한다(S40). 즉, 적색 채널 이미지로부터 선거 명 영역(1) 및 후보자 영역(2)을 추출하여 저장하고, 적색 이미지에서 청인 영역(3) 및 관인 영역(4)을 추출하여 저장한다.

도 4는 본 발명에 따른 투표지 인식 과정을 나타낸 것이고, 도 5는 투표지 인식 과정 중의 투표지 이미지를 나타낸 것이다.

투표지 인식 과정은 투표지의 유효성 여부를 분석하여 투표지의 분류 또는 미분류를 결정하는 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저 투표지 이미지로부터 투표지에 대한 각종 정보를 추출한다(S50).

투표지의 정보 추출 단계(S50)는 도 2의 투표용지 등록 과정과 동일하다. 투표지의 정보 추출 단계(S50)는 투표지를 스캔하여 투표지 이미지를 생성하고 그 생성한 투표지 이미지로부터 투표지 크기 및 배경색, 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역, 후보자 영역을 추출한다.

도 5의 (a)는 투표지를 스캔하여 생성한 투표지 이미지를 나타내고, 도 5의 (b)는 투표지 이미지에 대해 기울기 보정 및 검은 테두리 제거를 수행하여 얻은 보정된 투표지 이미지를 나타내고, 도 5의 (c)는 보정된 투표지 이미지에서 적색 부분을 제거하여 얻은 적색 채널 이미지를 나타내고, 도 5의 (d)는 적색 부분만 포함하는 적색 이미지를 나타낸다.

즉, 자동 개표 장치는 적색 채널 이미지로부터 투표지 크기 및 배경색과 선거 명 영역 및 후보자 영역을 추출하여 저장하고, 적색 이미지에서 청인 영역 및 관인 영역을 추출하여 저장한다.

투표지의 각종 정보가 추출되면, 자동 개표 장치는 추출한 투표지 크기 및 배경색을 기등록된 투표용지 크기 및 배경색과 비교한다(S52).

투표지의 크기를 비교하는 경우 투표용지와 투표지의 각 너비와 높이를 비교하여 적어도 하나의 차이가 0.7cm 이상이면 투표지가 기등록된 투표용지와 다른 것으로 판단한다.

또한, 투표지의 배경색을 비교하는 경우 투표용지와 투표지의 RGB 값을 비교하여 R, G, B 값이 각각 20 이상 차이가 나면 투표지가 기등록된 투표용지와 다른 것으로 판단한다.

이와 같이, 투표지의 크기 및 배경색이 투표용지와 다른 경우 미분류로 결정하고(S62), 그렇지 않으면 투표지의 각 구성영역의 매칭률 계산 단계(S54)로 들어간다.

자동 개표 장치는 투표지의 선거 명 영역, 후보자 영역, 청인 영역 및 관인 영역과 투표용지의 각 구성 영역을 비교하여 각 영역에서 80% 이상의 면적이 일치하면 투표지가 기등록된 투표용지와 동일한 것으로 판단한다.

이와 같이, 각 영역의 매칭률이 일정한 임계치 이상이 아니면 미분류로 결정하고(S62), 임계치 이상이면 투표지의 훼손 검사 단계(S56)로 들어간다.

투표지의 훼손 검사 단계는 도 6을 참조하여 설명한다.

자동 개표 장치는 훼손 확인용 템플릿과 투표지 이미지를 비교한다. 훼손 확인용 템플릿은 도 6의 (a)와 같이, 투표용지 이미지 크기의 테두리에 테두리 영역(5)을 설정하여 준비한다. 테두리 영역의 너비는 0.5cm 정도가 적정하다.

다음, 자동 개표 장치는 훼손 확인용 템플릿과 투표지 이미지를 비교하여 테두리 영역에 임계치 이상의 검은색 부분이 존재하는지 확인한다. 도 6의 (b)를 보면, 투표지 이미지의 좌측 테두리에 검은색으로 표시된 훼손 부분이 존재함을 알 수 있다.

자동 개표 장치는 훼손 확인용 템플릿의 테두리 영역에 검은색 부분이 임계치 이상 존재하면 투표지가 훼손된 것으로 판단한다. 훼손 확인용 템플릿과 투표지 이미지의 비교 결과 도 6의 (c)와 같이, 테두리 영역에 존재하는 검은색 부분(6)이 가로 및 세로 방향으로 0.3cm 이상 나타나면 투표지가 훼손된 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 투표지의 훼손 검사 결과, 투표지가 훼손된 것으로 판단되면 투표지를 미분류로 결정하고(S62), 그렇지 않으면 투표지의 오염 검사 단계(S58)로 들어 간다.

투표지의 오염 검사 단계(S58)는 투표지의 훼손 검사 단계 직후 수행될 수 있지만, 투표지의 훼손 검사 결과 투표지가 분류로 결정된 경우 기표 인식 과정을 먼저 수행한 뒤에 수행될 수도 있다.

자동 개표 장치는 투표지 이미지와 기등록된 투표용지 이미지를 마이너스 연산하여 투표지의 오염 여부를 판단한다. 구체적으로, 자동 개표 장치는 먼저, 도 7의 (a)와 같이, 모포로지(morphology) 확장 연산을 통해 기등록된 투표용지 이미지를 확장시킨다.

이어서 자동 개표 장치는 도 7의 (b)와 같이, 투표지 이미지에서 관인 영역 및 청인 영역을 제거하여 비교대상 이미지를 생성한 후 모포로지 확장 투표용지 이미지와 비교대상 투표지 이미지를 마이너스 연산한다.

마이너스 연산을 하게 되면, 도 7의 (c)와 같이, 마이너스 연산 이미지가 생성된다. 즉, 마이너스 연산을 통해 모포로지 확장 이미지에 비교대상 이미지가 포함되는데 이때 모포로지 확장 이미지에 포함되지 않는 부분이 마이너스 연산 이미지에서 잡음으로 표시된다.

마이너스 연산 이미지에 존재하는 잡음 크기가 예를 들어, 0.1cm 이상이면 투표지가 오염된 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 투표지의 오염 검사 결과, 투표지가 오염된 것으로 판단되면 투표지를 미분류로 결정하고, 그렇지 않으면 최종적으로 투표지를 분류로 결정하게 된다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

1: 선거 명 영역 2: 후보자 영역
3: 청인 영역 4: 관인 영역
5: 테두리 영역 6: 훼손 검은색 부분

Claims (8)

1. 투표지를 입력받아 개표 처리하는 자동 개표 장치에서 수행하는 투표지 인식 방법으로서,
   투표지를 스캔하여 생성한 투표지 이미지로부터 투표지 크기, 투표지 배경색, 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 추출하는 단계와,
   상기 추출한 투표지 크기 및 배경색을 기등록된 투표용지 크기 및 배경색과 비교하는 단계와,
   상기 추출한 투표지의 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역을 기등록된 투표용지의 각 대응 영역과 비교하여 유사도를 계산하는 단계와,
   상기 생성한 투표지 이미지를 분석하여 투표지의 훼손 여부를 검사하는 단계를 포함하고,
   상기 추출하는 단계는 상기 투표지 이미지에 대해 기울기 보정 및 검은 테두리 제거를 수행하여 보정된 투표지 이미지를 생성하는 단계와,
   상기 보정된 투표지 이미지에서 적색 부분을 제거한 적색 채널 이미지를 생성하는 단계와,
   상기 적색 채널 이미지로부터 투표지 크기 및 투표지 배경색을 추출하여 저장하는 단계와,
   상기 적색 채널 이미지로부터 선거 명 영역 및 후보자 영역을 추출하여 저장하는 단계와,
   상기 적색 부분만을 포함하는 적색 이미지에서 관인 영역 및 청인 영역을 추출하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투표지 인식 방법.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 비교하는 단계는 크기 비교 시 투표용지와 투표지의 각 너비와 높이를 비교하여 적어도 하나의 차이가 0.7cm 이상이면 투표지가 기등록된 투표용지와 다른 것으로 판단하고, 배경색 비교 시 투표용지와 투표지의 RGB 값을 비교하여 R, G, B 값이 각각 20 이상 차이가 나면 투표지가 기등록된 투표용지와 다른 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 투표지 인식 방법.
4. 제1항에서,
   상기 유사도를 계산하는 단계는 상기 비교하는 선거 명 영역, 청인 영역, 관인 영역 및 후보자 영역에 대하여 각각 80% 이상의 면적이 일치하는 경우 투표지가 기등록된 투표용지와 동일한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 투표지 인식 방법.
5. 제1항에서,
   상기 훼손 여부를 검사하는 단계는 투표용지 크기의 테두리에 테두리 영역을 설정한 훼손 확인용 템플릿과 상기 생성한 투표지 이미지를 비교하는 단계와,
   상기 설정한 테두리 영역을 점유하는 임계치 이상의 검은색 부분이 확인되면 투표지가 훼손된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투표지 인식 방법.
6. 제1항에서,
   상기 생성한 투표지 이미지를 분석하여 투표지의 오염 여부를 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투표지 인식 방법.
7. 제6항에서,
   상기 오염 여부를 검사하는 단계는 상기 생성한 투표지 이미지와 기등록된 투표용지 이미지를 마이너스 연산하는 단계와,
   상기 마이너스 연산하여 생성한 이미지에 나타난 잡음 크기가 0.1cm 이상이면 투표지가 오염된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투표지 인식 방법.
8. 제1항, 제3항 내지 제7항의 어느 한 항에 의한 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
   
   

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