去年（2019）年年底接到車牌辨識的案子，主要是負責 OCR（Optical Character Recognition） 這個部分。
不過這篇跟 OCR 沒關係，而是主要專注在車牌這件事上。 至於 OCR 那篇還在我草稿夾，連怎麼寫頭緒都還沒理出來呢… Orz
前言
因為車牌是有地域性的，各國車牌的字型、格式、顏色…等都不盡相同。雖然我不需要進行字模比對，但還是需要掌握這些規則，作為訓練特徵或 post-processing 的校正流程。
如果對車牌的演變或細節有興趣的，可以關注這個 歐沃車牌情報站 這個粉絲團，或者是他的 Medium 車牌研究報告 ，關於這些這位作者考察得很詳細，不過可惜因為健康因素，最近都沒有更新 
日本車牌（圖片來源: 維基百科）
目前車牌
距離新式第八代車牌啟用至今已經七年多了…時間還真快阿…（莫名的感嘆起來了…
由於七換八沒有實施全面換發，因此目前是採兩代車牌並行使用的做法。車牌字元由英文字母與阿拉伯數字混用（不計入軍、試、臨、使…等特殊車牌），若僅依照 - 進行區分，共有 2-4、4-2、2-2、3-2、2-3、3-3 與 3-4，共 7 種格式，長度由 4 到 7 不等。
當然這些車牌是有搭配不同的車種使用，這邊先不考慮這個，因為預期執行完車牌定位後，拿到資料會是車牌本身。不過，也可以先用物件偵測，取得車種資料作為額外資訊，或許可以幫助提辨識效率。
第七代
第七代車牌行之有年，應該也是臺灣車牌史上使用最久的一代。但因其歷史悠久(?)，歷經車輛數目的大幅增加，再加上各種奇怪政令導致車牌樣式五花八門。（有興趣的看看這幾篇：簡介、演進 I、演進 II）
第七代各車種號牌繪圖範例（圖片來源: 維基百科）
外觀
1. 尺寸：
先看看外觀的部分，第七代外觀尺寸是 320 * 150 、 250 * 140 、 260 * 150 與 320 * 150 四種，分別常見於自小客車、機車、重機與拖車和電動車上。
由於各式車牌大小相異，訓練時可以兩種嘗試方向，一個使用 padding 填充、二是選擇一個尺寸後縮放圖片長寬比例。不過考慮到實務上截圖時，三個維度會存在夾角，若進行轉正後，比例可能已經跑掉，倒不如直接選擇一個尺寸並縮放。是說，也可以來試試看不轉正，直接訓練會有啥效果？
2. 底色與文字顏色：
底色與文字顏色方面，除了常見的白底黑字外，又存在白底綠字、綠底白字、白底紅字、紅底白字、黃底黑字等五種，與車種存在一對多的配對關係。
因車種與編碼格式存在關聯性，訓練時或許可採用彩色圖片 RGB 3 個 channel 進行訓練。
3. 字體：
七代車牌採用的是現代電腦字體風格，雖然有將字寬由 10mm 加粗至 12mm，意圖提升準確度。
不過因為文字本身特性，與第六代相比，本來就缺少了些特徵點，這也導致第七代的車牌特別容易偽造與修改。這也反應到訓練過程中，導致當車牌被遮擋時，訓練難會變得艱難。
第六代與第七代號牌數字例示（圖片來源: 車牌研究報告 Medium）
P.S. 我真的覺得臺灣歷代車牌中，第六代的字體最好看。 
編碼格式
在七代車牌字元長度若不計算分隔符號的話為 4 到 6，有 2-4、4-2、3-2、2-3、3-3 與 2-2 共六種格式。
先來整理 2-4 或 4-2 這格式。這種 6 碼的編碼格式是給小客車來使用，但這 2 種編碼格式又可延伸出 4 種排列組合…。
七代甫一開始的設計其實只有 2-4 且其字元為 英英-數數數數，但因設計之初沒有考慮到舊牌換領，導致很快就面臨車牌不足的窘境。因此後來又推出 英數-數數數數 與 數英-數數數數 兩種。
但這樣的設計又撐了幾年後，最終還是再度面臨車牌不足的狀況。而此時八代換牌的前置作業尚未完成，公路總局乾脆把編碼區對調，因此產生了 4-2 的編碼格式，其衍生的字元組合有 數數數數-英英 與 數數數數-英數 兩種，至於 數數數數-數英 ，在新式車牌目前逐漸普及的狀況下，應該是不會繼續生產了。
因為這樣的胡搞修改，打破一開始的七代設計，使得短編碼區不再遵循全英文的規則，而是變成短編碼區必有一碼為英文。而為了避免英數混淆搖，在之後無論是 英數 開頭、數英 開頭、 短編碼區結尾的車牌中，短編碼區移除掉 I、O 、1 、0 四個字元。換句話說，只有 AI 開頭的車牌存在，其餘 A1 開頭、AI 結尾、A1 結尾，都是不存在的。
不過，在短編碼區必有一碼為英文得這個規則，在租賃車牌這邊被打破過，曾出現過 數數數數-數數 與 數數-數數數數 兩種車牌，但這兩碼必是相同數字，且不使用 11 與 00。
而 3-2 與 2-3 這兩種格式的短編碼區也大抵適用上述 2-4 或 4-2 中的介紹。另外，拖車所使用的 2-2 與機車所使用的 3-3，有都存在兩編碼區互換狀況，且都打破全英文的規則。
最後在根據報導與介紹，有發生過 B 與 8 以及 D 與 0 被誤判的狀況，所以當預測結果出來時，若在數字區，出現 B 與 D 或許可以考慮用 8 或 0 還替換。
第八代
第八代是目前主要的發行車牌，可在細分八代一式與八代二式，這等等在說。八代在推行之初有點像是急就章，不像七代在設計編碼時還做了大量研究與民意調查，雖然後來還是搞出一堆問題，不過好歹還是有做，但八代的編碼則是直接就在原格式中加了一位區段碼敷衍了事。
不過我想原本八代的特點應該在防偽，它們原先設計有三道防偽關卡，第一是分別是左上角的雷射標籤、車牌中間的浮水印，最後則是字體上的細刻。還要搭配車身的識別貼，看來能夠有效防止車牌的偽造及偷竊。
印度最新版(2008年)統一號牌（圖片來源: KH的車牌研究日記）
整體來說有點像是現在印度車牌的前身，當然沒有這麼多碼，印度這字元數也太多了吧 XDDD 但可惜的是，八代車牌唯一的優點，因為防偽技術的製作部分涉嫌綁標爭議，後來胎死腹中，只留下滿滿缺點（殘念
第八代各車種號牌繪圖範例（圖片來源: 維基百科）
外觀
1. 尺寸：
一樣先看尺寸的部分，由於編碼擴增一碼，但字體寬度及鑄具排版不變的情況下，導致車牌寬度變寬為 380 * 160 、 300 * 150 、 310 * 160 與 380 * 160 四種，分別常見於自小客車、機車、重機與拖車和電動車上。
不過因為車牌寬度實在太寬，在機車上真的很容易傷到用路人，所以在八代二式中尺寸下修成 380 * 160 、 260 * 140 、 300 * 150 與 380 * 160。但也因為尺寸下導致容易變形，使得字型更不易辨認（Ｍ、Ｎ、Ｗ 與 V、Y）。而且這種誤認沒辦法使用規則修正，真的有點麻煩。
目前申請新號牌時是以八代二式為主，但一式並未被停用，且仍持續在發放，所以仍有機會收到八代一式的車牌資料。
2. 底色與文字顏色：
在底色與文字顏色這邊，八代完全蕭規曹隨，沒有任何變動。
3. 字體：
八代的字體為了防止偽造，因此改用了澳洲字體，但澳洲字體屬於比例字體，每個字的寬度有所差別；且臺灣是採用等寬字體鑄模，因此部分字元有內縮的的狀況，例如：M，這樣的內縮會導致特徵不清楚，在解析度低或是斜角度的照片，會增加辨識的困難度。
第七代與第八代字型對照（圖片來源: 待補）
說是防偽，我懷疑選擇澳洲字體的原因只是為了讓 3 跟 8 有明顯區別，免得有人遮一半變造？ 但個人覺得 0 跟 8 還是很好改阿…而且 0 跟 C 更好改。
七八代文字的相異特徵不算多，尤其是八代澳洲字體。對於機器學習來說，要它學習分辨八代澳洲字體的 3 跟 5 是件非常吃力的任務，從下圖可以發現這兩者只差了一個頸部筆劃，一束一撇的差異而已，但對於機器進行特徵提取的時候，這兩個幾乎是同一件事情，再加上 CNN 存在平移不變性，使得辨識難度大大提升。
澳洲車牌 3 和 5 的差異（圖片來源: 臺灣電信月刊）
說到這個就不得不抱怨一下，為啥不換成六代的字型，辨識度比較高，也可以避免 3 與 8 的問題？若說是不想使用重複字型，且又想從現有字型當基底…德國車牌字體就是個不錯的選擇阿…每個字都有獨立特徵，不怕修改、變造與遮擋…當然車牌全擋了還是沒有救 XD
德國車牌字體（圖片來源: 每日一冷）
編碼格式
這邊分成一、二式來討論。
在八代一式車牌字元長度若不計算分隔符號的話為 5 到 7，有 3-4 、 3-3 與 2-3 共六種格式。這套制度因歷時較短，所以目前現況都還符合設計之初的規劃。各規格對應的字元順序分別為 英英英-數數數數、 英英英-數數數 與 英英-數數數。
不過，八代一式在實務推廣上有非常大的問題，它與七代一樣採用非全車種統一編碼，也就是不同車種之間的編碼格式與順序是獨立的，但監理系統的設計卻是全車種統一編碼。
在七代時，因為所有車種的編碼格式不同（車牌長短不同），所以在監理系統上可以正常運作，但在八代中，如下圖，汽機車是採同一種編碼格式，編碼區間又相同，導致監理系統運作出錯。因此八代一式在運作初期開錯單的新聞時有所聞…一部分也是這個原因…
第八代通用車輛號牌編碼表（圖片來源: 交通部公路總局）
為什麼會說是只有一部分的原因，仔細觀察八代一式的編碼表碼會發現，它除了自身衝突外，它還跟上一代的編碼起衝突…八代一式的自用大貨車跟七代的機車編碼是重疊在一起的。真搞不懂，這麼明顯的錯誤怎麼會讓它立法通過的…
所以監理機關後來才又推出名為一車一號的八代二式，在八代二式中無論車種，一律以七碼格式取代（英英英-數數數數）。
不過，這些對於訓練模型這些因素影響不大，只是降低引入額外資訊所能帶來的效益。
最後，關於字元的使用，在八代（無論一、二式），都移除 I 、 O 與 4 三個字元，使得臺灣成為全世界唯一僅使用 9 個數字作為車牌數字部分編碼的國家。
但實做上，由於七代與八代一式的規則混雜在一起，因此再做後處理時可能僅能針對 3-4 這個編碼格式進行處理而已。
備註
如果所設計的系統有錯誤處理或信心度不足的處理流程，可以考慮在引入禁用英文字母部分，當預測結果出現在這列表中就打到錯誤處理流程去…
附件
原型式、新式、「一車一號」新編碼方式號牌區分對照表（圖片來源: 交通部公路總局）
參考資料
- 鄉下老師 (2018-07-07)。車牌辨識當然是有地域性的 。檢自 鄉下老師 - udn部落格 (2020-03-03)。
- 歐沃車牌情報站 。檢自 FB 粉絲團 (2020-03-03)。
- Khalid al-Hazmi。車牌研究報告 。檢自 車牌研究報告 (2020-03-03)。
- Khalid al-Hazmi (2017-09-18)。 <#4> 淺談台灣車牌演進 IV。檢自 KH的車牌研究日記 (2020-03-03)。
- Khalid al-Hazmi (2017-12-10)。 <#6> 淺談台灣車牌演進 VI。檢自 KH的車牌研究日記 (2020-03-03)。
- 協同撰寫。臺灣車輛牌照 。檢自 維基百科 (2020-03-03)。
- 監理組車輛管理科 (2020-02-26)。號牌型式及編碼規則表 。檢自 公路總局 (2020-03-03)。
- 李建興等 (2010)。即時動態車牌辨識。檢自 技術學刊 第二十五卷 第二期 (2020-03-03)。
- cevasu (2015-04-10)。難以塗改的德國車牌字體。檢自 每日一冷 (2020-03-03)。
- 周天蔚 (2019-08)。細說車牌辨識原理與市場。檢自 臺灣電信月刊 (2020-03-03)。