KR20190129530A - 투표지의 기표인 인식 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투표지의 기표인 인식 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 투표지의 자동 개표 장치에서 기표한 투표지에 찍힌 기표인의 속성을 분석하여 기표인의 유효성 여부를 판단하는 투표지의 기표인 인식 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 기표지의 기표인 인식 방법은 투표지의 자동 개표 장치가 투표지에 찍힌 기표인의 도장 이미지로부터 기표인의 유효 및 무효를 인식하는 방법으로서, 기표인의 크기를 검사하여 기표인의 크기가 정상 범위에 있으면 기표인의 원형 검사를 수행하여 원형 점수를 계산하는 단계와, 기표인의 전체 면적에서 기표인의 내부 여백이 차지하는 내부 여백 비율을 계산하는 단계와, 기표인의 내부 선분 개수를 검출하는 단계와, 기표인의 크기에 대응하는 템플릿을 생성하여 기표인과 템플릿의 매칭 비율을 계산하는 단계와, 상기 기표인의 내부 선분 간의 각도를 검출하는 단계와, 기표인의 평면상의 점을 극좌표로 변환하여 기표인의 원 현출 비율을 계산하는 단계와, 상기 원형 점수, 내부 여백 비율, 내부 선분 개수, 매칭 비율, 내부 선분 간의 각도 및 원 현출 비율에 근거하여 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계를 포함한다.

Description

투표지의 기표인 인식 방법{Method for analyzing stamp of ballot-paper}

본 발명은 투표지의 기표인 인식 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 투표지의 자동 개표 장치에서 기표한 투표지에 찍힌 기표인의 속성을 분석하여 기표인의 유효성 여부를 판단하는 투표지의 기표인 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 투표용지에 찍히는 기표인 즉, 도장이 선거관리위원회에서 배포한 정상적인 기표인 도구에 의해 찍힌 도장인지 판단하는 것이 중요한데, 종래에는 단순히 투표용지에 찍힌 도장의 크기나 모양에 근거하여 기표인의 유효성 여부를 판단하였다.

그러나 정상적인 기표인 도구로 찍힌 기표인이라도 기표인 모양이 흐릿하게 찍히거나 일부가 찍히는 경우에 종래 자동개표 시스템은 이러한 기표인을 유효하지 않은 것으로 인식할 수 있는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-0442014호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기표인이 다양한 형태로 찍히더라도 기표인의 유효성 여부를 정확하게 판정함으로써 개표의 신뢰성을 높일 수 있는 투표지의 기표인 인식 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 기표지의 기표인 인식 방법은 투표지의 자동 개표 장치가 투표지에 찍힌 기표인의 도장 이미지로부터 기표인의 유효 및 무효를 인식하는 방법으로서, 기표인의 크기를 검사하여 기표인의 크기가 정상 범위에 있으면 기표인의 원형 검사를 수행하여 원형 점수를 계산하는 단계와, 기표인의 전체 면적에서 기표인의 내부 여백이 차지하는 내부 여백 비율을 계산하는 단계와, 기표인의 내부 선분 개수를 검출하는 단계와, 기표인의 크기에 대응하는 템플릿을 생성하여 기표인과 템플릿의 매칭 비율을 계산하는 단계와, 상기 기표인의 내부 선분 간의 각도를 검출하는 단계와, 기표인의 평면상의 점을 극좌표로 변환하여 기표인의 원 현출 비율을 계산하는 단계와, 상기 원형 점수, 내부 여백 비율, 내부 선분 개수, 매칭 비율, 내부 선분 간의 각도 및 원 현출 비율에 근거하여 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 기표인의 원형 검사를 수행하여 원형 점수를 계산하는 단계는 기표인의 원의 외부 기준선으로부터 x축과 y축으로 원의 테두리가 나타나는 지점의 값이 변하는 정도를 점수화하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 매칭 비율을 계산하는 단계는 기표인의 크기에 대응하는 템플릿으로서 선 두께가 가는 작은 템플릿과 선두께가 두꺼운 큰 템플릿을 생성하여 기표인에 작은 템플릿이 속하는 부분의 비율과 큰 템플릿에 기표인이 속하는 비율을 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기표인의 내부 선분 개수를 검출하는 단계는 기표인 내부의 각 선분에 포함된 서브 선분들 사이의 각도를 검출하여 검출한 각도가 60도 이상인 선분은 기표인의 내부 선분에서 제외하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 상기 원 현출 비율이 51% 이상일 때, 상기 내부 여백 비율이 30-85% 범위에 있을 때, 상기 내부 선분 개수가 1개 이상일 때, 상기 매칭 비율이 50% 이상일 때, 기표인을 유효한 것으로 판정할 수 있다.

한편, 상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 내부 선분의 개수가 1개일 때 상기 원 현출 비율이 90% 이상이면 기표인을 유효하지 않은 것으로 판정하고, 상기 매칭 비율이 75% 이상이면 내부 선분 개수가 검출되지 않아도 기표인을 유효한 것으로 판정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기표인의 속성에 근거한 다양한 인자를 분석하여 그 분석결과에 따라 기표인의 유효성 여부를 판정함으로써 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 기표 인식 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명에서 사용하는 투표지 이미지를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 기표인의 원형 검사를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 기표인의 내부 여백 비율 계산을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 기표인의 내부 선분 검출을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 기표인의 내부 선분 검출 과정에서 각 선분에 포함된 작은 선분을 분석하여 내부 선분의 정상 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 기표인의 템플릿 매칭을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 언 현출 비율 계산을 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 기표 인식 과정을 나타낸 것이다.

기표 인식 과정은 기표인의 유효성 판단 단계와 기표 번호 처리 단계로 구성된다. 기표인의 유효성 판단 결과 기표인이 유효하지 못하면 무효 처리하고, 기표인이 유효하면 기표 번호를 인식하여 기표 후보자를 계산하게 된다.

기표 인식 과정에 앞서 투표지를 스캔하여 생성한 기표지 이미지로부터 기표인의 도장 이미지를 추출한다. 이 추출한 기표인의 도장 이미지로부터 기표인의 유효성 여부를 판단한다. 도 3은 투표지 이미지로부터 기표인의 도장 이미지(1)를 추출한 것을 나타낸다.

먼저, 기등록된 원본 기표인의 크기(반지름)에 근거하여 투표지에 찍힌 기표인의 크기를 검사한다(S30). 투표지에 찍힌 기표인의 크기가 정상 범위를 벗어나면 기표인을 무효처리한다.

기표인의 크기가 정상 범위에 있으면, 기표인의 원형 검사를 수행한다(S32).

도 4를 참조하면, 기표인의 원의 외부 기준선(2)으로부터 x축과 y축으로 원의 테두리(3)가 나타나는 지점의 값이 변하는 정도를 점수화하여 원형 점수를 계산한다. 즉, 외부 기준선(2)에서 시작하여 원의 테두리(3)와 만날 때까지의 거리(4)의 변화율로부터 원형 점수를 계산한다.

기표인의 원형 검사가 완료되면, 기표인의 여백 검사를 수행한다(S34).

기표인의 전체 면적에서 기표인의 내부 여백이 차지하는 비율을 계산한다. 도 5를 참조하면, (a)는 기표인의 두께가 두꺼워서 내부 여백이 좁은 경우를 나타내고, (b)는 기표인의 두께가 가늘어서 내부 여백이 넓은 경우를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서는 기표인의 내부 여백 비율이 35-80%일 때 기표 인을 유효한 것으로 판정한다.

기표인의 여백 검사가 완료되면, 기표인의 내부 선분을 검출한다(S36).

일반적으로 기표인은 원형 내부에 점 복(卜)자가 들어 있는 모양이다. 도 6을 참조하면, 기표인의 원 중심으로부터 3개의 선분이 존재하는데, 1개 이상의 선분이 검출되면 유효한 기표인으로 판정한다.

한편, 기표인의 내부 선분 검출 과정에서 기표인 내부의 각 선분에 포함된 서브 선분들 사이의 각도를 추가로 검출한다.

도 7을 참조하면, 기표인의 내부에 있는 3개의 선분은 각각 작은 선분들(7)의 집합으로 이루어져 있는데, 하나의 선분에 포함된 작은 선분들 사이의 각도가 60도 이상 차이가 나는 경우 기표인 내부의 선분이 아닌 것으로 판정한다. 즉, 기표인 내부의 선분에 포함된 서브 선분들(7) 사이의 각도가 60도 이상으로 검출되면 그 선분은 기표인의 내부 선분에서 제외한다.

기표인의 내부 선분 검출이 완료되면, 템플릿 매칭을 수행한다(S38).

기표인의 크기에 대응하는 템플릿을 생성하여 기표인과 템플릿의 매칭 비율을 계산한다.

도 8을 참조하면, 기표인의 크기에 대응하는 템플릿으로서 선두께가 가는 작은 템플릿(5)과 선두께가 두꺼운 큰 템플릿(6)을 생성한다. 다음, 인식대상의 기표인에 작은 템플릿(5)을 포함시켜 기표인에서 작은 템플릿(5)이 차지하는 비율을 계산하고, 큰 템플릿(6)에 인식대상의 기표인을 포함시켜 큰 템플릿(6)에서 기표인이 차지하는 비율을 계산한다. 템플릿 매칭 비율이 50% 이상일 때 기표인을 유효한 것으로 판정한다.

템플릿 매칭이 완료되면, 기표인 내부 선분 간의 각도를 검출한다(S40).

내부 선분 간의 각도는 기표인 내부에서 검출된 3개의 선분의 끝점과 원 중심 간의 각도를 구해 검출할 수 있다. 내부 선분 간의 최소 각도가 60도 미만으로 검출되면 기표인이 유효하지 않은 것으로 판정할 수 있다.

내부 선분 간의 각도 검출이 완료되면, 기표인의 원 현출 비율을 계산한다(S42).

기표인의 평면상의 점을 극좌표로 변환하여 기표인의 원 현출 비율을 계산한다. 극좌표는 xy 평면상의 점을 원점으로부터 거리 r과 시작선과 이루는 각 θ으로 변환하여 나타내는 좌표 표시 방법이다.

도 9를 참조하면, 평면상의 기표인의 좌표 값을 극좌표 값으로 변환하게 되면 도면부호 8과 같이 표시된다. 그리고 도면부호 9의 부분이 차지하는 비율로서 원 현출 비율을 계산한다.

도 9의 (a)에서 기표인은 거의 원형을 이루고 있기 때문에 극좌표 변환 결과 도면부호 9의 부분이 차지하는 비율이 거의 100%임을 알 수 있는 반면, 도 9의 (b)에서 기표인은 반원에 가까워 극좌표 변환 결과 도면부호 9'의 부분이 차지하는 비율이 (a)에 비해서 작음을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 원 현출 비율이 51% 이상일 때 기표인을 유효한 것으로 판정한다.

이와 같이, 기표인에 대한 분석이 완료되면, 원형 점수, 내부 여백 비율, 내부 선분 개수, 템플릿 매칭 비율, 내부 선분 간 각도, 원 현출 비율 등과 같이 기표인 분석 결과에 근거하여 기표인의 유효성을 판정한다(S44).

기표인의 유효성 판정 시 각 단계(S12-S22)에서 검출되거나 계산된 값을 각 단계에서 설정한 임계치와 비교하여 기표인의 유효성 여부를 판단하는데, 여기서 몇 가지 예외 사항이 적용된다.

즉, 내부 선분의 개수가 1개 이상이면 원칙적으로 기표인을 유효한 것으로 판정하나, 만약 내부 선분의 개수가 1개일 때 원 현출 비율이 90% 이상이면 기표인을 유효하지 않은 것으로 판정한다.

또한, 내부 선분의 개수가 검출되지 않으면 원칙으로 기표인을 유효하지 않은 것으로 판정하나, 만약 템플릿 매칭 비율이 75% 이상이면 내부 선분의 개수가 검출되지 않아도 기표인을 유효한 것으로 판정한다.

왜냐하면, 기표인의 원형 부분의 두께가 일정하지 않으면 기표인의 중심이 실제 기표인의 중심이 아닐 수 있어서 기표인의 내부 선분을 검출하지 못하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 이유로 내부 선분의 개수가 없는 것으로 검출되더라도 템플릿 매칭 비율이 75% 이상이면 기표인이 유효하다고 판정할 수 있다.

기표인의 유효성 여부 판단 결과, 기표인이 유효하면 기표 번호를 확인하여 기표 후보자를 계수하고, 기표인이 유효하지 않은 경우 무효 처리한다.

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: 기표인의 도장 이미지 2: 외부 기준선
3: 원 테두리 4: 길이
5: 작은 템플릿 6: 큰 템플릿
7: 서브 선분 8: 극좌표 변환
9: 원 현출 비율

Claims (11)

1. 투표지의 자동 개표 장치가 투표지에 찍힌 기표인의 도장 이미지로부터 기표인의 유효 및 무효를 인식하는 방법으로서,
   기표인의 크기를 검사하여 기표인의 크기가 정상 범위에 있으면 기표인의 원형 검사를 수행하여 원형 점수를 계산하는 단계와,
   기표인의 전체 면적에서 기표인의 내부 여백이 차지하는 내부 여백 비율을 계산하는 단계와,
   기표인의 내부 선분 개수를 검출하는 단계와,
   기표인의 크기에 대응하는 템플릿을 생성하여 기표인과 템플릿의 매칭 비율을 계산하는 단계와,
   상기 기표인의 내부 선분 간의 각도를 검출하는 단계와,
   기표인의 평면상의 점을 극좌표로 변환하여 기표인의 원 현출 비율을 계산하는 단계와,
   상기 원형 점수, 내부 여백 비율, 내부 선분 개수, 매칭 비율, 내부 선분 간의 각도 및 원 현출 비율에 근거하여 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계를 포함하는 투표지의 기표인 인식 방법.
2. 제1항에서,
   상기 기표인의 원형 검사를 수행하여 원형 점수를 계산하는 단계는 기표인의 원의 외부 기준선으로부터 x축과 y축으로 원의 테두리가 나타나는 지점의 값이 변하는 정도를 점수화하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
3. 제1항에서,
   상기 매칭 비율을 계산하는 단계는 기표인의 크기에 대응하는 템플릿으로서 선 두께가 가는 작은 템플릿과 선두께가 두꺼운 큰 템플릿을 생성하여 기표인에 작은 템플릿이 속하는 부분의 비율과 큰 템플릿에 기표인이 속하는 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
4. 제1항에서,
   상기 기표인의 내부 선분 개수를 검출하는 단계는 기표인 내부의 각 선분에 포함된 서브 선분들 사이의 각도를 검출하여 검출한 각도가 60도 이상인 선분은 기표인의 내부 선분에서 제외하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
5. 제1항에서,
   상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 상기 원 현출 비율이 51% 이상일 때 기표인을 유효한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
6. 제1항에서,
   상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 상기 내부 여백 비율이 30-85% 범위에 있을 때 기표인을 유효한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
7. 제1항에서,
   상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 상기 내부 선분 개수가 1개 이상이면 기표인을 유효한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
8. 제1항에서,
   상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 상기 매칭 비율이 50% 이상이면 기표인을 유효한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
9. 제1항에서,
   상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 내부 선분의 개수가 1개일 때 상기 원 현출 비율이 90% 이상이면 기표인을 유효하지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
10. 제1항에서,
    상기 기표인의 유효 여부를 판정하는 단계는 상기 매칭 비율이 75% 이상이면 내부 선분 개수가 검출되지 않아도 기표인을 유효한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표지의 기표인 인식 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록매체.
    
    
    
    
    

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