CN103870791A

CN103870791A - 一种非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法

Info

Publication number: CN103870791A
Application number: CN201210524711.XA
Authority: CN
Inventors: 郭强; 张彩明; 迟静; 何军; 高珊珊
Original assignee: Shandong University of Finance and Economics
Current assignee: Shandong University of Finance and Economics
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明公开了一种非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法，该方法将轮胎内外侧检测问题看作分类问题，利用轮胎图像的稀疏特征向量作为分类特征，通过支持向量机实现内外侧自动检测。本发明方法的实现过程是：将轮胎表面花纹图像分为上下两幅子图像，对上子图求其梯度图像并利用梯度方向角的强度信息生成方向特征向量X_u，对方向特征向量X_u进行稀疏编码生成稀疏特征向量C_u，将C_u作为支持向量机的输入，由支持向量机输出相应的决策结果。本发明可以有效提高非对称花纹轮胎内外侧自动检测的准确率。

Description

一种非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及非对称花纹轮胎的内外侧自动检测，获取高准确率的检测结果。

背景技术

随着汽车工业的发展以及消费者的安全、节能和环保意识的增强，人们对汽车轮胎安全性、舒适性和经济性的要求也不断提高。非对称花纹轮胎相对于传统的对称花纹轮胎具有更好的综合性能，不但拥有精准的运动操控性、良好的行驶安全性和抓地性，而且轮胎的排水性好、湿地性能出色。

所谓非对称花纹轮胎是指内外两侧胎面上具有不同花纹的轮胎，它根据车辆在转向时胎面内外侧受力差别而专门设计的，如图1所示。外侧胎面的花纹为转弯和操控而设计，确保轮胎在干燥路面上具有良好的转弯操控性；内侧胎面的花纹则能确保轮胎在湿滑路面行驶时具有较好的抓地力和出色的防滑性。因此，非对称花纹轮胎在行驶时具有超强稳定性。

非对称型轮胎的上述特性要求在安装轮胎时，外侧胎面必须朝向车辆外侧，而内侧胎面则必须朝里。一旦内外侧安装不正确，轮胎的操控安全性会变差，附着力会降低，尤其是在潮湿的路面上行驶时，轮胎的良好特性将发挥不出来。因此，为便于非对称型轮胎的安装，一般在轮胎内侧胎壁上会标有“INSIDE”文字，而在外侧胎壁上标有“OUTSIDE”文字，如图2和图3所示。

为了提高轮胎外侧的可识别性，轮胎生产商一般会在标有“OUTSIDE”的一侧(即轮胎外侧)再打两个彩色标记点，以便安装工人能够快速确定非对称型轮胎的外侧，如图4所示。然而，在轮胎的实际生产过程中，由于操作工人的疏忽经常会将轮胎的内外侧颠倒，以致打点机将彩色标记点打在标有“INSIDE”的一侧(即轮胎内侧)，从而造成轮胎内外侧安装不正确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法，能够在轮胎打点前能够自动判断轮胎内外侧是否颠倒，避免彩色标记点打在轮胎内侧。

为实现本发明目的，本发明提供的技术方案包括如下步骤：

(1)将轮胎胎面花纹图像以中分线(如图5所示)分为两幅子图像，分别记为图像I_u和图像I_d；

(2)对图像I_u求其梯度图像，利用梯度方向角的强度信息生成方向特征向量X_u；

(3)对方向特征向量X_u进行稀疏编码生成I_u的稀疏特征向量C_u；

(4)对图像I_d，重复(2)、(3)步得到I_d的稀疏特征向量C_d；

(5)将100幅同型号轮胎表面花纹图像作为测试图像，并对其内外侧进行标记，分别重复(1)-(4)得到100个稀疏特征向量C_u和100个稀疏特征向量C_d，将所得稀疏特征向量C_u和C_d以及内外侧标记信息作为训练集，采用支持向量机方法进行训练，得到分类决策参数；

(6)对要检测的非对称花纹轮胎执行(1)-(4)并将所得的C_u和C_d作为支持向量机的输入，由支持向量机输出相应的内外侧检测结果。

附图说明

图1是非对称型轮胎表面花纹图像示意图；

图2是非对称型轮胎内侧的标记文字示意图；

图3是非对称型轮胎外侧的标记文字示意图；

图4是非对称型轮胎外侧的彩色标记点示意图

图5是非对称型轮胎中分线示意图；

图6是本发明的流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图6对本发明作进一步的详细、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创作性工作前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为本实施例所提供的一种非对称花纹轮胎内外侧自动检测的方法，包括以下步骤：

(1)用工业相机获取非对称花纹轮胎的胎面花纹图像，按预先设定的尺寸截取大小为m×n的图像，并依据中分线的位置将图像分为上、下两幅子图像I_u(x，y)和I_d(x，y)。

(2)对上子图I_u(x，y)进行如下差分滤波生成梯度图像，差分滤波的形式化表示为：

D_u(x，y)＝I_u(x，y)-G(x，y，σ)*I_u(x，y)

其中，σ为特征点的尺度值。计算梯度图像的梯度模值M(x，y)和幅角θ(x，y)，计算公式如下：

M_{u} (x, y) = \sqrt{{(D_{u} (x + 1, y) - D_{u} (x - 1, y))}^{2} + {(D_{u} (x, y + 1) - D_{u} (x, y - 1))}^{2}},

θ_{u} (x, y) = \arctan (\frac{D_{u} (x, y + 1) - D_{u} (x, y - 1)}{D_{u} (x + 1, y) - D_{u} (x - 1, y)}) .

同时，将0°～360°的方向范围，等分为8个梯度方向，并对每一个像素利用直方图统计其邻域像素的每一梯度方向和幅值。直方图的横轴为梯度方向角，纵轴为梯度方向角对应的梯度幅值累加值。直方图的主峰所对应的方向为该像素的主方向(记为θ)。在此基础上，将图像划分问2×5个图像块，对每块内的像素统计其8个方向的梯度强度信息，形成2×5×8维的方向特征向量X_u＝(x₁，x₂，…，x₈₀)。

(3)对方向特征向量X_u，进行稀疏编码得到稀疏向量C_u＝(C₁，c₂，…，C₈₀)，编码计算公式如下：

\underset{C_{u}, D}{\arg \min} Σ_{i = 1}^{80} {| | x_{i} - c_{i} D | |}^{2} + λ | c_{i} |

其中，D为码书。

(4)对下子图I_d(x，y)，重复步骤(2)和步骤(3)，得到下子图的稀疏向量C_d。

(5)采集100幅同型号非对称花纹轮胎的胎面花纹图像作为测试图像，并对其内外侧进行标记，分别重复步骤(2)和步骤(3)得到100个稀疏向量C_u和100个稀疏向量C_d。将所得已标记的稀疏向量为训练集，采用支持向量机方法进行训练，得到分类决策参数。

(6)对要检测的轮胎图像，执行步骤(1)-步骤(3)，并将所得的稀疏向量作为支持向量机的输入，由支持向量机输出相应的内外侧检测结果。

Claims

1.一种非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将轮胎胎面花纹图像均分为两幅子图像，分别记为图像I_u和图像I_d；

(4)对图像I_d，重复(2)、(3)步得到I_d的稀疏特征向量C_d；

(6)对要检测的非对称花纹轮胎图像执行(1)-(4)并将所得的C_u和C_d作为支持向量机的输入，由支持向量机输出相应的内外侧检测结果。

2.根据权利要求1所述的非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法，其特征在于：

步骤(2)中所述利用梯度方向角的强度信息生成方向特征向量X_u。

3.根据权利要求1所述的非对称花纹轮胎内外侧自动检测方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的用稀疏编码方法对方向特征向量进行编码生成稀疏特征向量，按如下方法进行：

\underset{C_{u}, D}{\arg \min} Σ_{i = 1}^{80} {| | x_{i} - c_{i} D | |}^{2} + λ | c_{i} | .