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车牌号码图形化方法及装置
技术领域
本发明涉及一种车牌号码图形化方法，特别指一种用以取代或辅助车牌号码辨识机制，而具较低辨识技术难度及较高正确率的车牌号码图形化方法及装置。
背景技术
车牌辨识系统已广泛应用于如停车场计时收费管理、社区车辆管制、路口侦防追踪、道路交通监控取缔以致于失窃车辆搜寻等领域。而一般车牌辨识方法的主要步骤，首先是将车牌影像自背景影像中分离撷取，而后就车牌上各英文字母及数字逐一分割，再就各个号码与既有资料库逐一进行对比确认。
随现今应用人工智慧(AI)的影像辨识技术不断进步，于环境光源充足及其他条件配合的前提下，一般车牌辨识系统的车牌辨识正确率已达95％以上。然于天候不佳而拍摄光源不足、拍摄角度偏斜、拍摄距离过远等非理想环境下，以及车牌号码中如英文字母O、I分别与数字0、1易生混淆或车牌严重污损等情形下，将使车牌辨识正确率大为降低甚至完全无法辨识。为克服上述问题，无论改以人工辅助辨识管制，或修改电脑系统而随机调整放行标准，除将导致成本上的增加外，更则可能产生管制上的漏洞。是故，如何针对如光线不足及车牌号码间易于混淆等既存问题，提供一辨识技术较低而仍保有相当正确率的辨识机制，是为本发明研发的重点。
发明内容
因此，本发明的首一目的，即在提供一种所需辨识技术较低而辨识正确率较高的车牌号码图形化方法及装置。
本发明的次一目的，在于提供一种可配合摄影装置位置弹性设置的车牌号码图形化方法及装置。
本发明的另一目的，在于提供一种可以与背景明显对比颜色呈现而易于辨识的车牌号码图形化方法及装置。
本发明的又一目的，在于提供一种与摄影装置呈偏斜位置下，仍具高度辨识正确率的车牌号码图形化方法及装置。
本发明的再一目的，在于提供一种摄影装置与车辆间呈一相对速度下，仍具高度辨识正确率的车牌号码图形化方法及装置。
本发明的还一目的，在于提供一种具防伪设计的车牌号码图形化方法及装置。
于是，本发明的车牌号码图形化方法，包括下述步骤：定义多个分别代表A至Z中各英文字母而不同的第一图形；定义分别代表0至9范围内各数字而不同的第二图形：依据该车牌号码中英文字母及各数字的排列次序，求出对应的第一图形及各第二图形：制备一包含第一图形及各第二图形的标志，而可以该标志供结合于一对应该车牌号码的车辆特定处。
于一较佳实施例中，第一图形的定义步骤，是将所有英文字母分为多个组，每组包含的英文字母不超过九个，而各英文字母对应的第一图形长度为各英文字母于其所属该组的顺序乘上一预定单位长度：各英文字母对应的各第一图形宽度，则为各英文字母所属的该组于所有各组中的顺序乘上一预定单位宽度。
于另一较佳实施例中，第一图形的定义步骤，是将所有英文字母分为多个组，每组包含的英文字母不超过九个，而各该第一图形包含的第一单位图形列数为其对应各英文字母于其所属该组的顺序；各第一图形包含的第一单位固形行数，则为各英文字母所属的该组于所有各组中的顺序。
各该第一及第二单位图形更可具反光效果，或各由一LED光源提供发光效果。
于一较佳实施例中，该方法还包括下述步骤：定义多组不同型式的车牌号码，且各组型式车牌号码中的数字及英文字母前后排列次序不尽相同：定义多个分别代表各组型式车牌号码而不同的第三图形；及于该标志制备过程中加入该第三图形。
附图说明
图1为本发明车牌号码图形化方法的第一较佳实施例的实施流程图；
图2为一车辆前视示意图，说明由本发明获得的一标志附着于一车辆前方状态；
图3为由该第一较佳实施例的方法获得的一标志示意图；
图4为一车道管制关卡附近俯视示意图，说明本发明的一应用例；
图5为由本发明另一较佳实施例的方法获得的一标志示意图：
图6为由本发明另一较佳实施例的方法获得的一标志示意图；
图7为一车牌前视示意图，说明本发明的一应用例；
图8为由本发明另一较佳实施例的方法获得的一标志示意图；
图9为由本发明另一较佳实施例的方法获得的一标志示意图；
图10为由本发明另一较佳实施例的方法获得的一标志示意图；
图11为一示意图，说明车牌号码因污损产生的判别误差；
图12及13分别为一示意图，说明一现有车牌号码及本发明的标志图形于偏斜角下获得的成像示意图；
附图中主要元件代表符号说明
200  车辆                92   感应装置
2    车牌                34   加权图形
3    标志                411  第一单位图形
31   第一图形            421  第二单位图形
32   第二图形            431  第三单位图形
33   第三图形            50   板体
30   辅助标志            54   发光二极体
9    关卡                55   辅助灯源
91   摄影装置            101～110步骤
具体实施方式
本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，于以下配合参考附图的较佳实施例详细说明中，将可清楚明白。
本发明车牌号码图形化方法地第一较佳实施例，其主要执行步骤如图1所示，而用以产生如图2所示的一对应一车辆200的车牌2上多个号码的标志3，以如图中所示结合于车牌2附近或车体其他适当处，供一固定或移动式摄影系统(图未示)摄影后，由辨识该标志3的结果间接获得其对应的车牌号码(本实施例是以无特定意义的BM-2177为例)，借此就该车辆200进行身分判定验证。
如图1的流程图所示，本实施例第一步骤101如下述表1所示，将所有26个英文字母依先后次序分为多组，且每组包含的英文字母不超过9个。本实施例中是将26个英文字母分为三组，第一、二组各包含9个英文字母，第三组则包含其余的8个英文字母。于其他变化例中英文字母亦可全部视为一组或分为两组或其他多组。

    第一组    宽×高因子    第二组    宽×高因子    第三组    宽×高因子    A    1×1    J    2×1    S    3×1    B    1×2    K    2×2    T    3×2    C    1×3    L    2×3    U    3×3    D    1×4    M    2×4    V    3×4    E    1×5    N    2×5    W    3×5    F    1×6    O    2×6    X    3×6    G    1×7    P    2×7    Y    3×7    H    1×8    Q    2×8    Z    3×8    I    1×9    R    2×9
                        表1
而后如步骤102所示，决定分别代表各英文字母的多个第一图形31(示于图3)形状，本实施例各第一图形31是以矩形为例，然非以此为限定。
再如步骤103所示，依据表一的英文字母分组结果，界定各英文字母对应的第一图形31长度。本实施例中，各第一图形31长度为其对应各英文字母于其所属该组的顺序乘上一预定单位长度，以上述车牌号码BM-2177为例，由于B及M分别于其所属该组(即第一及第二组)的顺序为第2位及第4位，故对应的各第一图形31长度即如图3所示，分别为2及4乘上该预定单位长度。
如步骤104所示，再依据表一的英文字母分组结果，界定各英文字母对应的第一图形31宽度。本实施例中，各第一图形31宽度为对应的各英文字母所属的该组于所有各组中的顺序乘上一预定单位宽度。同样以上述车牌号码的B及M为例，由于分别编属于第一及第二组，故对应的各第一图形31宽度即如图3所示，分别为1及2乘上该预定单位长度，且本实施例中该单位宽度与该单位长度值相同。
而后如步骤105所示，决定分别代表上述0至9范围内各数字的多个第二图形32(示于图3)形状。本实施例中各第二图形32与第一图形31相同而皆为矩形，以简化标志3的制作及其后的辨识程序，然非以此为限定。
再如步骤106所示，依据各数字本身大小，界定各数字对应的第二图形32长度。本实施例中，各第二图形32长度为其对应各数字值乘上一预定单位长度，以上述车牌号码BM-2177中2177为例，对应的各第二图形32长度即如图3所示，分别为2、1、7、7乘上该预定单位长度，且本实施例中第一及第二图形31、32的单位长度相同。各第二图形32的宽度则彼此相同，且适又与第一及第二图形31、32的单位长度值相同。
而后如步骤107所示，依据车牌2号码中各英文字母及数字，求出对应的第一图形31及第二图形32。以本实施例而言，如上所演算，车牌号码BM-2177对应的第一及第二图形31、32依序为：
B：2×单位长度，1×单位宽度：
M：4×单位长度，2×单位宽度：
2：2×单位长度，1×单位宽度：
1：1×单位长度，1×单位宽度；
7：7×单位长度，1×单位宽度；及
7：7×单位长度，1×单位宽度。
同时，考虑不同地区或同一地区内不同车种的车牌编码系统可能有所变化，如同一地区内除上述BM-2177的牌号外，亦可能有如9F-45、2465-KB等适用于不同车种的牌号编码方式，故以下须进一步就本发明可能应用的不同型式牌号予以分类区别以供分开辨识，以免发生混淆误判。
如步骤108所示，定义多组不同型式的车牌号码，且各组型式车牌号码中的数字及英文字母前后排列次序不尽相同。简言之，倘若本发明应用的某一地区内可能的车牌型式包括上述BM-2177、9F-45及2465-KB三种，则将车牌号码型式区分为三组。
而后如步骤109所示，定义多个分别代表各组型式车牌号码而不同的第三图形33，且各第三图形33的形状为其对应的各组型式车牌号码组别的函数。本实施例中第三图形33亦呈矩形，其长度即为其对应型式车牌号码组别乘上一预定单位长度，且该预定单位长度与第一、第二图形31、32的单位长度皆相同。如图3所示，以上述BM-2177系属第一组的分类方式为例，其对应的第三图形33长度即为该组别1乘上该预定单位长度。
最后如步骤110所示，依据车牌2号码对应的第一、第二及第三图形31、32、33而制备该标志3。如图2、3所示，该标志3中各第一、第二、第三图形31、32、33的矩形是如长条图般依序平行排列，标志3本身则可以防水的塑胶或其他适当材质制咸，以供借黏贴或其他可适当释离方式结合于车牌2一角，或该车辆200其他车体外表或车窗内缘便于摄影机拍摄处。
再者，为防止上述的标志3遭伪造，使其辅助车辆认证判别功能获得反效果，还可于同一标志3或如图4所示另一辅助标志30中植入储存有一验证密码的晶片(图未示)，且该密码完全相同或对应于该标志3所代表的车牌号码。如图4所示，标志3及辅助标志30分别贴附于车辆200的车牌2附近及车体一侧处，当该车辆200自图中虚线所示位置欲经过一停车场入口验证关卡9时，设于前方的标志3先由一设于关卡9较前端的摄影装置91摄影取像，并经判别验证无误后，一闸门(图未示)即开启而就该车辆200予以放行进入。待车辆200前进一段距离至图中实线位置时，辅助标志30的晶片内密码将由一无线感应装置92以微波或其他方式侦测并就该密码予以验证，若一但验证该密码与该标志3不相吻合，无线感应装置92将连动一警报装置(图未示)，通知管理者该标志3有可能为伪造而采取必要保安措施。
上述防伪设计除具双重确认的防伪功能外，由于辅助标志30可贴附于车辆200的车体侧边，使其与感应装置92的距离缩减至最短(实作上可在1m以内)，相对可降低无线感应装置92的成本及所需的微波发射耗电功率。
当然，上述将第一、第二及第三图形31、32、33以宽度不完全相同的长条图呈现仅为一实施例而已，任何本领域普通技术人员自能依此作诸多形状、规格或构造上的变化。如图5所示本发明第二较佳实施例中，则进一步引入加权方式使车牌上所有号码的宽度完全相同。
详而言之，如下述表2所示，其与上述表1主要差异，在于就各组英文字母加入一对应其组别1、2及3的加权数，而各组的宽×高因子中宽度因子皆改为1，亦即将上述第一实施例英文字母的宽度因子的作用改以加权数取代，而阿拉伯数字部分因宽度原已一致，故不另经加权处理。如图4所示依本实施例形成的标志3，其各英文字母对应的第一图形31宽度皆为1单位宽度，而于距离各第一图形31一单位长度处则另设有一加权图形34，该加权图形34宽度同样为1单位宽度，长度则为表2各英文字母对应的加权数×单位长度，于本实施例中B及M对应的加权图形34长度即分别为1及2单位长度。
  第一组  宽×高  因子  加权  第二组  宽×高  因子    加权  第三组  宽×高  因子    加权  A  1×1  1  J  1×1    2  S  1×1    3  B  1×2  1  K  1×2    2  T  1×2    3  C  1×3  1  L  1×3    2  U  1×3    3  D  1×4  1  M  1×4    2  V  1×4    3  E  1×5  1  N  1×5    2  W  1×5    3  F  1×6  1  O  1×6    2  X  1×6    3  G  1×7  1  P  1×7    2  Y  1×7    3  H  1×8  1  Q  1×8    2  Z  1×8    3  I  1×9  1  R  1×9    2
                          表2
当然，加权图形34设置位置亦可作多种变化，且当如本实施例中加权图形34与第一图形31同为矩形而外形无法明显区分时，加权图形34与第一图形31间需有适当间隔，以避免进行影像辨识时将其混淆为一(如将加权图形34误判为第一图形31的一部份)。然若加权图形34与第一图形31外形不同，如一为圆形一为矩形时，则加权图形34与第一图形31自然可紧邻设置而无混淆之虞。
上述加权概念并可进一步应用于辨识车辆的车型(如轿车、箱型车、卡车)、车身颜色(如红、黄、绿)、厂牌(如以A、B、C代之)等。如令轿车、箱型车、卡车加权数各为1、2、3，车身颜色红、黄、绿加权数各为1、2、3，A、B、C厂牌加权数亦各为1、2、3，则如图6所示，车牌号码为BM-2177的C厂牌绿色轿车，其加权图形34将共包含分别代表车牌英文字母、车牌数字、车型、车身颜色及厂牌的多个加权图形341、342、343、344及345，且本实施例中有别于图4所例示，而令阿拉伯数字的加权数为4，加权图形34则紧邻设置于第二图形32右侧。然于其他变化中，加权图形34亦可改设于第一图形31左侧或其他适当处，且英文字母、车牌数字、车型、车身颜色及厂牌可视需要而仅选择部分加权。
上述加权图形34的作用，如表3所示，当配置有图6所示标志3的车辆进出停车场时，可于该停车场管制处一电脑自动记录该车辆于停车场入口处及出口处经摄影及辨识所得的对应摄像牌号、车型、厂牌、颜色等等信息，而与该管制处电脑内部预先登录储存的该车辆对应资料比对，以自动判定该标志3是否为伪造或车籍有无问题，并接下来采取必要安全控管措施。上述的电脑自动记录、比对等技术因属熟习电脑软件编程的人员易于完成的范围，于此不另详述。
时间登录牌号摄像牌号登录厂牌摄像厂牌登录颜色摄像颜色登录轿车摄像轿车异常代码92/07/04/18/50/30BM-2177BM-2177CC绿绿轿车轿车正常92/07/0418/50/54GQ-5486GQ-5486AA蓝红轿车轿车颜色异常
                          表3
再者，上述信息亦可显示于一LCD或其他显示器，供管制处的现场管理人员依据该显示的车辆车型、车身颜及厂牌，与该管理人员本身由目视获得的结果即时进行比对，以依据比对结果采取必要的人为管制或其他安全措施。举例而言，以图6为例，经影像辨识结果该车辆应为C厂牌、绿色且为轿车型式，然管理人员同时目视该车辆为蓝色，即代表标志3可能为伪造或车籍有问题(如赃车)。
此外，上述含有加权图形34的标志3，亦可设置于牌上、下瑞或左右角或其他适当处，使该标志3连同车牌号码影像可同时由摄影装置摄入并经影像辨识，其作用在于当因光线不足、牌号污损或其他因素而使车牌号码部分无法辨识时，若经比对该车辆的厂牌、颜色及型式其中之一或全部、或其部分组合的加权图形34无误，则同样可视为辨识比对无误而将车辆放行，亦即作为车牌号码比对困难时的一种补偿机制，而确保确实安全的管制功能。
再如图7所示，加权图形34亦可以不同形状呈现，如图中最上排的正方形加权图形343代表C厂牌，中排的椭圆形加权图形344则代表绿色车身，最下排的长方形加权图形345则代表轿车，其作用除同样具辅助车牌号码的辨识外，并可于主管单位法规许可下，将加权图形34以压铸成型或其他不易加工方式形成于车牌，以增加该加权图形34的伪造困难度，而具防止犯罪的效果。
如图8所示本发明另一较佳实施例中，第一及第二图形41、42则是以阵列型态呈现。详而言之，各第一图形41为由至少一第一单位图形411所构成的阵列，而各第一图形41所包含的第一单位图形411列数为其对应各英文字母于其所属该组的顺序，以上述车牌号码BM-2177中的B及M两英文字为例，即分别包含2列及4列第一单位图形411。各第一图形41所包含的第一单位图形411行数则为各英文字母所属的该组于所有各组中的顺序，故车牌号码BM-2177中的B及M两英文字因分别编属于第一及第二组，而分别包含1行及2行第一单位图形411。总结言之，车牌号码B及M两英文字对应的第一图形41，分别包含2列×1行及4列×2行的第一单位图形411。
各第二图形42则为由至少一第二单位图形421所构成的单行阵列，而其包含的第二单位图形421列数，则为各第二图形42对应的各数字值。以上述车牌号码BM-2177中的2、1、7、7四数字为例，即分别包含2、1、7、7列第二单位图形421。
第三图形43亦由至少一第三单位图形431组成，其数量计算配合图3所举的例子所示，于此不另赘述。
另须指出的是，本实施例中第一、第二及第三单位图形411、421、431是以实质相同的圆形(点)为例，而该标志4于实际制造上，可于一可供黏贴于车牌或车体的底层40上，借印刷或其他适当方式形成具反光效果的圆形第一、第二及第三单位图形411、421、431，借该反光效果而便于摄影装置的影像摄取。或以类似黏贴标签的变化型态，待标志4整体黏贴于车牌或车体后，再将除各第一、第二、第三单位图形411、421、431外的底层40分离撕下，使最终结合于车牌或车体者只余各第一、第二及第三单位图形411、421、431的圆形。当然，前述图5、6所示的加权方式亦可应用于本实施例，于此不另赘述。
如图9所示的另一标志5实施例，则是借电子化主动式光源型态呈现，而包括一大体呈方形的板体50、多个呈阵列配设于板体50内部的发光二极体(LED)54、多个设于板体50两外侧处而于阴雨天产生辅助光源的IED辅助灯源55、一依预设时间或自动侦测环境光线、湿度而自动启闭辅助灯源55的启动器(图未示)，及如可编程处理器(图未示)等设于板体50内部的必要电子元件，且两两相邻的LED54间以不透明隔壁(图未示)予以阻隔，以防光线彼此漫射干扰而影响摄像精确性。借由可编程处理器可重复输入更新的优点，除可控制对应位置的LED54如图中所示，于对应车牌号码BM-2177的第一、第二及第三单位图形511、521、531位置处发光外，并可适用于其他不同的车牌号码，亦即同一电子式标志5可适用安装于不同车辆上，而无须更动内部的电子元件。此外，该电子式标志5电力可取自车内点烟器或其他适当电源，甚或采用太阳能式储能供电方式。当然，前述图5、6所示的加权方式亦可应用于本实施例，于此不另赘述。
再者，为防止上述图9所示的电子式标志5遭伪造，可借其内建的一程式控制LED54，以正确号码夹杂由一随机数产生式运算获得的多组随机数的形式发光，如前0.4秒内显示正确的BM-2177后，接下来的0.2秒内显示一随机数AC-6233对应的图形511、521、531，再接下来的0.6秒内则再显示正确的BM-2177，而后0.3秒内显示另一随机数GF-1357对应的图形511、521、531等等。同时，于标志辨识系统内并储存有对应的随机数产生式及各组号码出现的时间程序，以就各号码出现时间及内容逐一验证，完全符合后始确认该电子式标志5代表的车牌号码无误。
当然，上述电子式标志5亦可配合同样以LED或其他发光电子元件呈现的车牌号码，共同成型于一完全电子化的车牌或一显示装置上，而不限须附着于传统金属车牌上
最后如图10所示，借由于图3中原标志3外缘加上一具不规则或其他不易仿造形状的图形30，亦可使标志3整体的伪造困难度增加，而具预防犯罪的效果。
借由上述揭示的实施步骤及各种变化例，本发明较现有直接借车牌号码识别车辆身分的方式，具有下述显著优点：
一、车牌号码中的英文字母或数字经图形化后，无论各第一、第二及第三图形间的分割及就各图形本身的辨识，皆较英文字母或数字容易且可获得较高辨识正确率，且车牌英文字母或数字因局部污损而致辨识错误的情形(如图11中61经污损而误判为8I)，于图形化后亦可大幅改善，此为本发明的首要优点。
二、图形化后的标志其整体面积相较于车牌可人为缩小，而可配合摄影装置位置及角度而附着于车体最适当处。举例而言，该标志可贴附于车顶，摄影装置则设于车道天花板而由上而下垂直摄像，不仅可将摄影距离减至最短，更由于无摄像偏斜角，并可同时降低影像辨识上的干扰。
三、由于各国或各种车辆车牌底色及车体颜色可能有多种变化，本发明的标志不论贴附于车牌或车体处，皆可选择与其配合的车牌底色或车体颜色对比强烈的颜色呈现，使影像辨识装置更易将该标志自其附着的背景画面中明确分离取出判读。
四、如图12所示，现有的就车牌号码取像而辨识的技术，当摄影镜头与车牌号码呈一偏斜角时，车牌号码的影像将产生如图中虚线所示的变形，故需较复杂的补偿运算技术方能获得正确辨识结果。而如图13所示，由于本发明改以辨识长条形或其他形状取代直接辨识车牌号码，当因摄像倾斜角而致图形影像变形时，白于可自图中箭头方向所示自外朝中心(即  X、Y轴交点)逐渐辨识影像是否存在，故不论原正确或经变形的影像，其辨识结果皆相同而不受影响。此外，当摄影装置与车体间因相对速度存在(如车辆行驶中)，致车牌字体大小比例变化而导致的辨识难度增加等问题，本发明亦可基于上述同一辨识方式予以克服。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求范围及发明说明书内容所作的简单等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。