CN112115549A - 一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法及其在轮胎花纹设计中应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轮胎花纹设计领域，尤其涉及一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法及其在轮胎花纹设计中应用。该方法先将轮胎花纹转换成黑白的PNG格式图片，通过识别PNG格式图片的黑白像素，计算得到黑白像素的个数，从而计算得到总海陆比、在长度或则宽度方向上的等分海陆比等。该方法前处理只需对花纹块进行填充，导出图片即可，非常方便快捷，而且只需识别黑白像素，计算效率高，对于Python、VB等这类高级语言的程序也能进行快速计算，有效地提高了花纹开发人员的工作效率，缩短了新花纹的开发周期。

Description

一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法及其在 轮胎花纹设计中应用
技术领域
本发明涉及轮胎花纹设计领域，尤其涉及一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法及其在轮胎花纹设计中应用。
背景技术
海陆比是轮胎花纹最重要的设计参数之一，对轮胎花纹的舒适性、操控性、干湿地抓地力、雪地抓地力、使用寿命、花纹噪声、滚阻、磨耗等性能都存在一定程度的相关性，是抓地力、花纹噪声等性能仿真模型的计算参数之一。因此海陆比是花纹设计开发人员必须要考虑的参数。
传统上在CAD软件中计算海陆比参数，如果等分多份进行海陆比手工计算，势必耗费大量的时间，影响开发效率，如果等分上百份甚至上千份，采用人工计算耗费时间是无法想象的。本发明提供了一种快速计算轮胎花纹海陆比的方法，前处理方便快捷，计算效率高，有效地提高了花纹开发人员的工作效率，缩短了新花纹的开发周期。
中国发明专利申请（公开号：CN108509673A 公开日：20180907）公开了一种基于图像处理技术的胎面花纹分块海陆比计算的方法，该方法首先将花纹图处理成多个封闭块，该封闭块即为花纹块，封闭快中只能包含直线段和圆弧，识别导出的DXF文件中由直线段和圆弧首尾连接而成的封闭区域，填充封闭区域再进行海陆比计算。前处理需要进行一定量裁切、延长等操作，而且不能包含直线段和圆弧以外的元素，例如多义线、合并后的线段等，需要进行仔细检查，操作较为繁琐，由于需要识别封闭区域，算法复杂，而且对于封闭区域内包含封闭的沟或钢片无法识别，程序认为只要封闭区域就是花纹块，导致这类花纹计算结果错误。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，能够对轮胎花纹海陆比进行快速计算。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，该方法包括以下的步骤：
1）通过转换获得PNG格式轮胎花纹图片；
2）PNG格式图片除了花纹图以外，四周留有空白，采用Matplotlib库中的imread函数读入该图片，获得图片的像素矩阵，通过tolist函数将像素矩阵转换成二维列表，该二维列表由0和1组成，四周全为1的像素为空白部分，通过程序去除空白部分，这样用来计算的二维列表即为轮胎花纹的二维列表，其中0代表块，1代表花纹沟或钢片；
3）通过计算二维列表中值为0的个数总和与总像素个数的比值即为轮胎花纹的海陆比。
作为进一步改进，在DWG格式轮胎花纹图，在AutoCAD中截取矩形的轮胎花纹，并对花纹块进行黑色填充，对花纹沟或钢片进行白色填充，导出BMP格式图片，通过画图等软件转换为PNG格式图片，或者直接截图获得。
作为进一步改进，该方法还包括在长度或则宽度方向上，对花纹进行等分，通过计算在每个等分块中黑色值为0的像素个数与总像素个数比值即为每个分块的海陆比。
作为进一步改进，该方法还包括以横坐标为等分块，纵坐标为海陆比，即可绘制得到局部等分块海陆比的折线图或柱状图。
作为进一步改进，由于二维列表以像素点个数为单位，等分数要求在长度或则宽度方向上等分数不能超过各自方向上的像素总数，等分数由分析人员选择，或由性能计算模型确定。
作为进一步改进，每个分块的海陆比按以下的方法进行计算：
（a）假设长度或则宽度方向上的像素个数为n，等分数为m，对n/m取整，即为int（n/m），余数为n%m；
（b）对n个像素分成三段考虑；假设flag=m-n%m，则
第一段范围为：
1到int(flag/2)*int（n/m）；
当flag为偶数时，
第二段范围为：
int(flag/2)*int（n/m）+1到n-int(flag/2)*int（n/m）；
第三段为剩余部分；
当flag为奇数时，
第二段范围为：
int(flag/2)*int（n/m）+1到n-（int(flag/2)+1）*int（n/m）；
第三段为剩余部分；
（c）对于（b）中所分的三段，第一和第三段中每个块在长度或则宽度方向上的像素个数为int（n/m），第二段中每个块的像素个数为int（n/m）+1，在每个等分块中黑色（值为0）的像素个数与总像素个数比值即为每个分块的海陆比；
（d）以横坐标为等分块，纵坐标为海陆比，即可绘制得到局部等分块海陆比的折线图或柱状图。
进一步，本发明还公开了一种轮胎花纹设计方法，该方法采用所述的方法计算获得的轮胎花纹二维海陆比进行设计。
进一步，本发明还公开了一种轮胎，该轮胎的花纹采用所述的方法设计获得。
本发明由于采用了上述的技术方案，前处理只需对花纹块进行填充，导出图片即可，非常方便快捷，而且只需识别黑白像素，计算效率高，对于Python、VB等这类高级语言的程序也能进行快速计算，有效地提高了花纹开发人员的工作效率，缩短了新花纹的开发周期。
附图说明
图1是某花纹一个节距的设计图。
图2是图1花纹通过画图软件转换成PNG格式的图片。
图3是图1花纹在长度方向上1等分（即总体海陆比）的海陆比。
图4是图1花纹在长度方向上2等分的海陆比。
图5是图1花纹在长度方向上4等分的海陆比。
图6是图1花纹在长度方向上10等分的海陆比。
图7是图1花纹在长度方向上51等分的海陆比。
图8是图1花纹在长度方向上100等分的海陆比。
具体实施方式
本发明的方法用于各种不同类型轮胎的花纹海陆比计算以及花纹设计。
以下通过一实例对本发明作进一步说明，本实施例以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本实施例以轮胎胎面花纹的PNG格式图片输入，最终得到分块海陆比计算结果，并进行绘图。
某花纹的一个节距的设计如图1。
可在AutoCAD中对其花纹块进行黑色填充并输出PMB格式图片，通过画图软件转换成PNG格式的图片，如图2。
去除图片四周全为空白的部分，剩余全为该节距花纹的像素，采用Matplotlib库中的imread函数读入该图片，获得图片的像素矩阵，通过tolist函数将像素矩阵转换成二维列表，该二维列表由0和1组成，四周全为1的像素为空白部分，通过程序去除空白部分，这样用来计算的二维列表即为轮胎花纹的二维列表，其中0代表块，1代表花纹沟或钢片。通过计算其中宽度方向共计348个像素，长度方向共计1758个像素，总像素个数611784，其中黑色像素总数452279，白色像素总数159505。
在长度或则宽度方向上，对花纹进行等分，由于二维列表以像素点个数为单位，等分数（要求在长度或则宽度方向上等分数不能超过各自方向上的像素总数）由分析人员选择，或由性能计算模型确定，因此大部分情况下无法刚好等分。
在此提出一种近似的算法供参考：
（a）假设长度或则宽度方向上的像素个数为n，等分数为m，对n/m取整，即为int（n/m），余数为n%m；
（b）对n个像素分成三段考虑。假设flag = m - n%m，则
第一段范围为：
1到 int(flag / 2) * int（n/m）；
当flag为偶数时，
第二段范围为：
int(flag / 2) * int（n/m）+1到n-int(flag / 2) * int（n/m）；
第三段为剩余部分；
当flag为奇数时，
第二段范围为：
int(flag / 2) * int（n/m）+1到n-（int(flag / 2) +1）* int（n/m）；
第三段为剩余部分；
（c）对于（b）中所分的三段，第一和第三段中每个块在长度或则宽度方向上的像素个数为int（n/m），第二段中每个块的像素个数为int（n/m）+1，在每个等分块中黑色（值为0）的像素个数与总像素个数比值即为每个分块的海陆比；
（d）以横坐标为等分块，纵坐标为海陆比，即可绘制得到局部等分块海陆比的折线图或柱状图。
以下对海陆比计算进行举例：
在长度方向上1等分（即总体海陆比）的海陆比见图3。
在长度方向上2等分，每等分有879个像素，其海陆比见图4。
在长度方向上4等分，从左到右每等分分别有439、440、440、439个像素，其海陆比见图5。
在长度方向上10等分，其中第1和第10块有175个像素，第2到9块有176个像素，其海陆比见图6。
在长度方向上51等分，其中前13等分为第一段，中间24等分为第二段，最后14等分为第三段，第一段和第三段每等分有34个像素，第二段每等分有35个像素，其海陆比见图7。
在长度方向上100等分，其海陆比见图8。
在宽度方向上同理。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：
1）通过转换获得PNG格式轮胎花纹图片；
2）PNG格式图片除了花纹图以外，四周留有空白，采用Matplotlib库中的imread函数读入该图片，获得图片的像素矩阵，通过tolist函数将像素矩阵转换成二维列表，该二维列表由0和1组成，四周全为1的像素为空白部分，通过程序去除空白部分，这样用来计算的二维列表即为轮胎花纹的二维列表，其中0代表块，1代表花纹沟或钢片；
3）通过计算二维列表中值为0的个数总和与总像素个数的比值即为轮胎花纹的海陆比。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，其特征在于，在DWG格式轮胎花纹图，在AutoCAD中截取矩形的轮胎花纹，并对花纹块进行黑色填充，对花纹沟或钢片进行白色填充，导出BMP格式图片，通过画图等软件转换为PNG格式图片，或者直接截图获得。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，其特征在于，该方法还包括在长度或则宽度方向上，对花纹进行等分，通过计算在每个等分块中黑色值为0的像素个数与总像素个数比值即为每个分块的海陆比。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，其特征在于，该方法还包括以横坐标为等分块，纵坐标为海陆比，即可绘制得到局部等分块海陆比的折线图或柱状图。
5.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，其特征在于，由于二维列表以像素点个数为单位，等分数要求在长度或则宽度方向上等分数不能超过各自方向上的像素总数，等分数由分析人员选择，或由性能计算模型确定。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种基于图像识别的轮胎花纹二维海陆比计算的方法，其特征在于，每个分块的海陆比按以下的方法进行计算：
（a）假设长度或则宽度方向上的像素个数为n，等分数为m，对n/m取整，即为int（n/m），余数为n%m；
（b）对n个像素分成三段考虑；假设flag=m-n%m，则
第一段范围为：
1到int(flag/2)*int（n/m）；
当flag为偶数时，
第二段范围为：
int(flag/2)*int（n/m）+1到n-int(flag/2)*int（n/m）；
第三段为剩余部分；
当flag为奇数时，
第二段范围为：
int(flag/2)*int（n/m）+1到n-（int(flag/2)+1）*int（n/m）；
第三段为剩余部分；
（c）对于（b）中所分的三段，第一和第三段中每个块在长度或则宽度方向上的像素个数为int（n/m），第二段中每个块的像素个数为int（n/m）+1，在每个等分块中黑色（值为0）的像素个数与总像素个数比值即为每个分块的海陆比；
（d）以横坐标为等分块，纵坐标为海陆比，即可绘制得到局部等分块海陆比的折线图或柱状图。
7.一种轮胎花纹设计方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-6任意一项权利要求所述的方法计算获得的轮胎花纹二维海陆比进行设计。
8.一种轮胎，其特征在于，该轮胎的花纹采用权利要求7所述的方法设计获得。
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JP2015059888A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 横浜ゴム株式会社 タイヤの接地面の解析方法、トレッドパターンの解析方法及びプログラム
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