CN112739978A - 用于确定胎面花纹深度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于测量胎面花纹深度的设备，包括：图像传感器；沿着分隔轴间隔的第一和第二深度感测模块，各自包括(i)发射器，该发射器被配置为发射光束，以及(ii)光学组件，该光学组件被配置为将该光束的反射引导到该图像传感器的相应区域上；该控制器连接到该图像传感器并且被配置为响应于该设备横穿胎面花纹表面，以：从该图像传感器接收与在基本垂直与该分隔轴的行进方向上横穿该胎面花纹表面的该设备的顺序位置相对应的图像序列，该图像序列描绘光束从该胎面花纹表面的连续反射；针对该图像序列中的每一个图像来确定第一深度测量和第二深度测量；以及在存储器中存储该第一深度测量和该第二深度测量。

Description

用于确定胎面花纹深度的装置和方法

背景技术

轮胎磨损决定了更换轮胎的必要性，并且轮胎磨损通常通过测量轮胎胎面花纹(tread)的深度来进行评估。磨损的轮胎展示出较浅的胎面花纹，并且可能需要更换。轮胎胎面花纹深度通常利用胎面花纹深度计手动测量，但此类测量可能容易不准确或出现测量误差。其他胎面花纹深度测量机制(诸如基于成像的机制)可能会受到对轮胎胎面花纹的不正确检测的影响，从而导致轮胎磨损的不准确评估。

附图说明

附图(其中类同的附图标记贯穿单独的视图表示相同的或功能类似的要素)连同下面的具体实施方式被并入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。

图1A示出了用于从轮胎中捕获深度扫描数据的计算设备。

图1B和图1C是在深度扫描数据的捕获期间图1A的计算设备的示意图。

图2A是图1A-图1C的设备的深度感测模块的框图。

图2B是图2A的深度感测模块的立体图。

图2C是图1A-图1C的设备的某些内部硬件部件的框图。

图3是测量胎面花纹深度的方法的流程图。

图4是示出了在图3的方法中使用的校准数据的示意图。

图5A-图5B示出了在图3的方法的执行期间所捕获的图像数据。

图6A-图6C示出了从图5A-图5B的图像数据中确定深度测量。

图7A示出了在图3的方法的执行期间附加深度测量的内插。

图7B示出了在图3的方法的执行期间深度测量的组合集合的生成。

图8和图9示出了图1A-图1C和图2A-图2B的设备的示例物理实现方式。

本领域技术人员将理解附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可相对于其他要素被放大以帮助提升对本发明的实施例的理解。

已在附图中通过常规符号在合适位置对装置和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免因得益于本文的描述对本领域普通技术人员显而易见的细节而混淆本公开。

具体实施方式

本文公开的示例涉及一种用于测量胎面花纹深度的设备，包括：图像传感器；第一深度感测模块包括(i)第一发射器，该第一发射器被配置为发射第一光束，以及(ii)第一光学组件，该第一光学组件被配置为将该第一光束的反射引导到该图像传感器的第一区域上；第二深度感测模块，该第二深度感测模块沿着分隔轴与该第一深度感测模块间隔，该第二深度感测模块包括(i)第二发射器，该第二发射器被配置为发射第二光束，以及(ii)第二光学组件，该第二光学组件被配置为将该第二光束的反射引导到该图像传感器的第二区域上；控制器，该控制器连接到该图像传感器并且被配置为响应于该设备在基本垂直于该分隔轴的行进方向上横穿胎面花纹表面，以：从该图像传感器接收与在该行进方向上横穿该胎面花纹表面的该设备的顺序位置相对应的图像序列，该图像序列描绘该第一光束和该第二光束从该胎面花纹表面的连续反射；针对该图像序列中的每一个图像来确定第一深度测量和第二深度测量；以及在存储器中存储该第一深度测量和该第二深度测量。

本文所公开的附加示例涉及一种测量设备中的胎面花纹深度的方法，该设备具有图像传感器、控制器、第一深度感测模块和第二深度感测模块，该第二深度感测模块沿着分隔轴与该第一深度感测模块间隔，该方法包括：从该第一深度感测模块的第一发射器发射第一光束，并且将该第一光束的反射引导到该图像传感器的第一区域上；从该第二深度感测模块的第二发射器发射第二光束，并且将该第二光束的反射引导到该图像传感器的第二区域上；在该控制器处，响应于该设备在基本垂直于该分隔轴的行进方向上横穿胎面花纹表面：从该图像传感器接收与在该行进方向上横穿该胎面花纹表面的该设备的顺序位置相对应的图像序列，该图像序列描绘该第一光束和该第二光束从该胎面花纹表面的连续反射；针对该图像序列中的每一个图像来确定第一深度测量和第二深度测量；以及在存储器中存储该第一深度测量和该第二深度测量。

图1A描绘了胎面花纹测量设备100(本文中也简称为设备100)，该胎面花纹测量设备100被配置为针对有胎面花纹的对象(诸如轮胎104)确定胎面花纹深度。轮胎104被单独示出，但是可以被安装在车辆上，诸如汽车、送货车、拖车等。特别地，设备100被配置为确定轮胎104的多个胎面花纹中的至少子集的深度。轮胎104的胎面花纹可以包括主胎面花纹108和次胎面花纹112。主胎面花纹108(如图所示，其中轮胎104包括四个)通常围绕轮胎104的圆周连续地延伸。如图1中所见，次胎面花纹112可能不围绕轮胎104的圆周连续地延伸。次胎面花纹112还可能具有比主胎面花纹108更浅的胎面花纹深度。

在本示例中，设备100包括装备有深度感测模块的移动计算设备(诸如移动计算机(例如，手持式计算机))，该深度感测模块可以与设备100集成或在可安装在设备100上的离散附件中实现。设备100被配置为通过横穿(例如，经由操作员操纵)轮胎104或具有要在行进方向“S”中扫描胎面花纹图案的其他对象来测量胎面花纹深度。在本示例中，要扫描的对象是轮胎104，行进方向S平行于轮胎的轴A(即，在所示示例中垂直于主胎面花纹108)。

如图1B和图1C中所见，设备100包括一对深度感测模块，每一个深度感测模块都包括光发射器116-1、116-2(以下简称“发射器116”)。设备100还包括图像传感器120，诸如线性电荷耦合器件(CCD)。发射器116可以是激光发射器、或其他合适的电磁辐射发射器，包括光学发射器。发射器116可以被配置为发射相应的光束124-1、124-2(例如，激光束)，其中这些光束的反射128-1和128-2由图像传感器120捕获。深度感测模块还包括用于将反射128引导到图像传感器120的相对应部分的光学组件(为了清楚起见在图1B和图1C中未示出)。即，反射128-1被引导到图像传感器120的第一部分，而反射128-2被引导到图像传感器120的第二部分。如本领域技术人员将显而易见的，每一个反射128在图像传感器120的相对应部分内照射到(impact)图像传感器120的特定位置随反射128的原点而变化(即，随着产生反射128的表面的深度和/或形状而变化)。

当设备100沿着行进方向S横穿轮胎104的表面时，因此经由图像传感器120捕获多个第一和第二反射128-1和128-2。每一对反射128-1和128-2对应于沿着行进方向的轮胎104的表面的不同位置。基于由图像传感器120捕获的反射128的位置并且基于图像传感器120相对于发射器116和上述光学组件的已知位置来进一步配置设备100，以确定从图像传感器120到轮胎104上产生相对应的反射128的点的深度D。

在更详细地讨论计算设备100的功能之前，将参考图2A和图2B描述计算设备100的某些部件。

图2A更详细地示出了上述深度感测模块200-1和200-2。特别地，图2A是设备100的俯视图，其中当设备100沿着行进方向S在轮胎104的胎面花纹108和112上行进时，除了深度感测模块200和图像传感器120之外，省略了其他。第一深度感测模块200-1包括先前提及的第一发射器116-1以及第一反射镜202-1，该第一反射镜202-1被配置为将光束124-1的路径重新引导朝向轮胎104(即，如图所示朝向页面里)。反射镜202-1还将反射128-1从轮胎104(如图所示从页面中驶出)重新引导朝向第一光学组件204-1。光学组件204-1包括一个或多个透镜、反射镜等，并且被配置为将反射128-1引导到图像传感器120。设备100还包括第二深度感测模块200-2，该第二深度感测模块200-2包括第二发射器116-2、第二反射镜202-2和第二光学组件204-2。在一些实施例中，反射镜202-1和202-2可以被实现为沿着第一和第二深度感测模块200两者延伸的单个反射镜。在进一步的实施例中，发射器116和光学组件204可以安装在设备100内以直接地面向轮胎104，并且反射镜202可以被省略。如图2A所示，以相对于光束124的角度来设置光学组件204(即，光学组件204的光轴与光束124不平行)，以增加对光学组件204的视场的利用。

如在图2中所见，第一和第二深度感测模块200沿着分隔轴“X”间隔预定距离，如图2A中所示为发射器116-1和116-2的光轴之间的距离(也就是说，光束124-1和124-2分别从发射器116-1和116-2沿着其行进的路径)。轴X基本垂直于行进方向S(并且因此，基本上平行于诸胎面花纹108)。深度感测模块的分隔导致每一个深度感测模块针对沿着行进方向S的给定位置收集对应于轮胎104的不同部分的反射128。

图2B示出了单独的深度感测模块200-2(即，省略深度感测模块200-1)的立体视图，其中光束124-2被示出为由反射镜202-2重新引导朝向轮胎104。在光束124-2被轮胎反射之后，光束124-2的反射部分返回朝向镜202-2，其中反射128-2被重新引导朝向光学组件204-2，而光学组件204-2进而将反射128-2引导到图像传感器120。

转到图2C，除了上述的部件，设备100包括与非瞬态计算机可读存储介质(诸如存储器212)互连的中央处理单元(CPU)，该CPU也被称为处理器208。存储器212包括易失性存储器(例如，随机存取存储器(“RAM”))和非易失性存储器(例如，只读存储器(“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存)的任何合适的组合。通常，处理器208和存储器212各自包括一个或多个集成电路。

设备100还包括与处理器208互连的至少一个输入设备216。输入设备216被配置为接收输入并且向处理器208提供表示接收到的输入的数据。输入设备216包括触摸屏、小键盘、触发按钮、麦克风等中的任何一个或它们合适的组合。设备100还包括显示器220(例如，与上述触摸屏集成的平板显示器)，该显示器220与处理器208互连并且被配置为在处理器208的控制下渲染(render)数据。除了显示器220之外，设备100还可以包括一个或多个输出设备，诸如扬声器、通知LED等(未示出)。

设备100还包括与处理器208互连的通信接口224。通信接口224包括允许设备100经由有线和/或无线链路(例如，通过局域网或广域网、通用串行总线(USB)连接等)与其他计算设备通信的任何合适的硬件(例如，发射器、接收器、网络接口控制器等)。基于需要设备100进行通信的(多种)网络或其他链路的(多种)类型来选择通信接口224的特定组件。

设备100还可以包括与处理器208互连的运动传感器226，诸如加速度计、包含加速度计和陀螺仪的惯性测量单元(IMU)等。然而，在其他实施例中，运动传感器226可以省略。

设备100的存储器212存储多个应用，每一个应用包括可由处理器208执行的多个计算机可读指令。如本文中所讨论的，由处理器208执行上述指令使得设备100实现某些功能。因此，在下面的讨论中将这些应用称为被配置为执行该功能。在本示例中，设备100的存储器212存储深度扫描应用228，在本文中也被称为应用228。设备100经由处理器208执行应用228而被配置为控制深度感测模块随着设备100沿着行进方向S横穿轮胎104收集描绘反射128的图像数据，以及从所收集的图像数据中生成深度测量。如下文将更详细地讨论的，设备100还可以被配置为从深度测量(例如，与主胎面花纹108相对应的)中标识感兴趣的区域。

在其他示例中，通过执行应用228配置的处理器208被实现为一个或多个特定配置的硬件元件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)和/或专用集成电路(ASIC)。在进一步的实施例中，如下文将更详细地讨论的，设备100的功能可以在不同的物理设备中实现，这些不同的物理设备协作以获得上述深度测量。

现在将参考图3更详细地描述由设备100通过执行应用228实现的功能。图3示出了测量胎面花纹的方法300。将结合设备100对方法300的执行来描述方法300，特别是经由执行应用228并参考图1B、图1C、图2A和图2B所示的组件。

在框305处，设备100被配置为加载用于深度感测模块的校准数据。例如，校准数据可以被存储在具有应用228的存储器212中。校准数据定义每一个深度感测模块的发射器116和光学组件204，以及图像传感器120之间的物理关系。具体地，参考图4，示出了图像传感器120和一个深度感测模块(省略反射镜202)的简化表示。如图4中所见，由发射光束124生成的反射的角度随着生成反射的深度以及随着反射表面的形状(例如，轮胎104的胎面花纹108或112)而变化。示出了在不同深度处生成的两个示例反射128a和128b(即，在不同深度处指示表面，诸如胎面花纹108或112)。反射128a和128b穿过光学组件204，并在不同位置处被引导到图像传感器120。因此，因此，可以从图像传感器120上的反射的位置来确定产生反射128的深度。例如，反射128b在点“xb”处照射到图像传感器。

为了从图像传感器数据中确定产生反射128的深度，可以将光学组件204建模为点400处的针孔。随后，可以利用点400和光束124沿着其行进的线之间的距离“b”以及从点400到图像传感器120的距离“f”的知识来确定反射128产生的深度。例如，对于反射128b，可以通过确定距离f和沿着X轴的点xb的位置的乘积(从光束124测量)来确定深度。然后将上述乘积除以xb的位置和距离“b”之间的差。因此，在框305处加载的校准数据可以包括例如在设备100的制造处根据经验确定的“f”和“b”的值。

返回参考图3，在框310处，设备100被配置为确定是否发起深度扫描。框310处的确定结果可以包括确定是否已经从输入设备216接收到输入命令，诸如经由触摸屏触发拉动、选择命令元件等。在其他实施例中，框310处的确定结果包括收集深度测量并在该深度测量落在预定义范围内时发起扫描，该预定义范围指示设备100已经相对对象(诸如轮胎104)进行放置。当框310处的确定结果为否定时，设备100等待扫描的发起。

当框310处的确定结果为肯定时，在框315处设备100被配置为激活发射器116，并且从图像传感器120接收图像数据。特别地，在框315处接收到的图像数据描绘了图像传感器120的第一部分中的第一光束124-1的反射128-1，以及图像传感器120的第二部分中的第二光束124-2的反射128-2。如下文将更详细地讨论的，从图像传感器接收到的包含第一反射和第二反射的描绘的一帧构成一个样本，从该样本可以生成深度测量(具体地，两个深度测量，每一个深度感测模块一个)。在框320处，设备100被配置为确定扫描是否完成。扫描完成可以通过释放输入(诸如上述触发器)或通过不同的输入(诸如经由触摸屏选择停止命令)来指示。在一些示例中，如果例如运动传感器226指示设备的移动偏离行进方向S超过阈值，则设备100可以终止扫描。例如，如果设备100的角定向改变(指示设备在轮胎104的横穿期间俯仰、偏航和/或横滚)超过预定阈值，则设备100可以终止扫描并经由显示器220或其他合适的输出设备生成警报。在此类实例中，设备100可以简单地结束方法300的执行，而不是前进到框325。

当框320处的确定结果指示扫描未完成，则重复框315和框320的执行。换句话说，从图像传感器120收集另一样本，包括描绘另一第一反射128-1和另一第二反射128-2的另一帧。如现在将显而易见的，在框315处所捕获的图像数据的每一个连续帧中描绘的反射128对应于沿着行进方向S的轮胎104上的连续位置。换句话说，通过框315的重复执行而收集的图像数据一起描绘了沿着行进方向S拍摄的轮胎104的表面的轮廓。

转到图5A，示出了图像集合500，从图像504开始并以图像508结束。即，图像集合500描绘了在深度扫描期间通过框315的连续执行而收集的图像数据，并且因此，集合500中的每一个图像对应于沿着行进方向S的轮胎104上的不同位置。在图像的不同部分(由图5A中所示的虚线分隔)中，图像504包括第一反射128-1的表示512-1和第二反射128-2的表示512-2。如图5A所示，图像数据中的某些表示512的位置随着沿着捕获每一个图像的行进方向S的位置而改变。给定反射位置的变化(例如，图示示例中的表示512-1)指示沿着行进方向S的深度变化。

图5B示出了当设备100沿着行进方向S横穿轮胎104时收集的更大的图像集合516中的图像集合500的位置。集合516可以被组合到单个图像中，例如，通过在框315的每一个执行之后将图像附加到该单个图像，或者通过在框320处的肯定确定结果之后组合图像。如图5B所见，图像集合500上的表示512-1的位置变化可以对应于次胎面花纹112的一部分，而图像500中的表示512-2的静态位置可以对应于轮胎104中没有胎面花纹的一部分。

返回图3，在框325处，在完成深度扫描之后，设备100可以被配置为将反射128的表示(例如，图5A所示的表示512)的强度归一化，例如以使表示512分布在预定强度范围内。例如，归一化处理可以将表示分布在比在框315处收集的原始数据中存在的强度范围更广的强度范围内，其可以仅包含低强度。表示512可以包括一个或多个像素，每一个像素具有一个或多个颜色和/或强度值。例如，每一个像素可以包括介于0(指示黑色，或无反射)和255(指示白色，或最大强度反射)之间的灰度值。如对于本领域技术人员现在将显而易见的，图像数据中描绘的反射128可以根据产生反射128的深度而变化强度(其中深度越大，在图像数据中产生的强度越低)。例如，设备100可以被配置为对图像数据应用函数，该函数根据图像中每一个像素在图像传感器上的位置来调整图像中每一个像素的强度，作为反射128到达光学组件204的角度的代理(proxy)。例如，该函数可以基于朗伯定律(Lambert’s law)。还可以在框325处部署用于将强度归一化的各种其他机制。在进一步的示例中，框325可以被省略。

在框330处，设备100被配置为对于图像数据的每一个样本(例如，对于图5A中所示的图像中的每一个)确定与第一反射128-1相对应的第一深度测量(如由表示512-1所描绘的)，以及与第二反射128-2相对应的第二深度测量(如由表示512-2所描绘的)。在其他示例中，还可以针对紧接着框315的每一个所捕获的图像执行框330。

框330处的深度测量的确定结果可以包括针对每一个表示512选择测量点。如现在将显而易见的是，反射128通常在多个像素位置处照射到图像传感器，并且因此表示512指示多个候选深度(针对具有非零强度的每一个像素有一个候选深度)。因此，设备100可以被配置为，例如从每一个表示512中选择具有峰值强度的像素。在其他示例中，设备100可以被配置为基于图像传感器120上的中心的位置来确定每一个表示512的中心，并且确定深度测量。例如，参考图6A，示出了图像600的一部分，包括反射128的表示612。如图6A所示，表示612包括不同强度的像素。在框330处，设备100可以被配置为选择具有最大强度的像素，如图6B中的点616所指示的。基于沿着点616的分隔轴X(也是线性图像传感器120的长轴)的位置，设备100被配置为确定与点616相对应的深度。例如，参考结合图4讨论的距离“b”和“f”，设备100可以被配置为通过计算沿着分隔轴X的点的位置“x”和距离“f”的乘积并将该乘积除以位置“x”和距离“b”之间的差，来确定测量点的深度。也就是说，可以根据(xf)/(x-b)来确定深度“y”。

设备100被配置为针对经由框315收集的图像中的每一个的反射的每一个表示重复上述过程。也就是说，每一个图像包含第一反射128-1和第二反射128-2的表示，在框330处设备确定与每一个图像相对应的第一和第二深度测量。如图6C所示，框330导致从沿着行进方向S的轮胎104上的顺序位置生成与反射128-1相对应的深度测量的第一阵列620。框330的执行还导致从沿着行进方向S的轮胎104上的上述顺序位置生成与反射128-2相对应的深度测量的第二阵列624。深度测量的第一和第二阵列620和624可能不包含匹配深度测量。如图所示，例如，对于沿着行进方向S的三个位置的序列，第一阵列620包含5/32英寸、5/32英寸、6/32英寸的深度测量，而对于相同的位置序列，第二阵列624包含0/32英寸的深度测量，这指示第二深度感测模块在那些位置处未检测到胎面花纹108或112。例如，次胎面花纹112和主胎面花纹108可能已经在第一光束124-1的路径中，而只有主胎面花纹108可能已经在第二光束124-2的路径中，次胎面花纹112已经在第一和第二深度感测组件之间终止。如将会显而易见的，轮胎104的外表面的深度不必指示为零。在本示例中，设备100被配置为将相对于轮胎104的表面的深度测量归一化。然而，在其他示例中，此类归一化可以被省略。

返回图3，在框330处生成深度测量之后，设备100被配置为将深度测量存储在存储器212中。深度测量可以被存储，例如，以用于随后传输到另一计算设备、用于在显示器220上呈现等。设备100还可以被配置为在该传输或呈现之前结合深度测量执行附加处理。特别地，在框335处，设备100被配置为基于在框315的执行期间收集的运动数据来确定每一个深度测量的更新位置。

具体地，在框315处，设备100可以被配置为经由运动传感器226收集一系列加速度测量以及上述图像数据。在框315处收集的加速度测量和图像数据(并且因此从框330处的图像数据导出的深度测量)通过时间戳彼此相关。设备100被配置为基于设备100的速度在扫描发起时(框310处)为零的假设并基于加速度测量来生成与每一个深度测量相对应的位置。所得到的更新位置可以指示深度测量值不与沿着行进方向S的等间隔位置相对应。例如，转到图7A，示出了深度测量700的初始阵列700，该初始阵列700被假定为沿着行进方向S等间隔。

基于加速度测量，阵列700中的深度测量被分配更新位置。如图7所示，由此生成深度测量的更新阵列704，其中测量708和712被分配了与其初始假定位置不匹配的相对应的位置(如阵列700所示)。阵列704的更新位置指示设备100在前四个样本的捕获期间加速，而不是在整个深度扫描期间以恒定速度行进。

在框335处，设备100还可以被配置为通过在经由运动数据确定的深度测量之间的附加中间位置处内插深度测量来对深度测量进行重采样。例如，仍然参考图7A，可以在框335处基于周围深度测量的深度和位置来生成深度测量的进一步的更新阵列716，其中从阵列704的周围深度测量中内插与剩余的深度测量等间隔的深度测量720和724。

返回图3，在框340处，设备100还可以被配置为从上述第一和第二阵列(例如，阵列620和624，或经由框335获取的其更新版本)生成深度测量的单个组合阵列。例如，如上所述，在一些实例中，光束124-1和124-2二者横穿主胎面花纹108，而只有一个光束124横穿次胎面花纹112。在本示例中，在框340处，设备100被配置为通过丢弃指示阵列620和624之间的不一致的深度测量来生成深度测量的组合阵列。

例如，对于沿着行进方向S的每一个位置的来自第一和第二阵列620和624的第一和第二深度测量，设备100可以被配置为确定第一和第二深度测量之间的差是否超出与最小期望胎面花纹深度测量分辨率(例如1/32英寸)相对应的预定阈值。当指示阵列620和624之间的不一致的确定结果为肯定时，设备100被配置为选择第一和第二测量中的一个以保留用于深度测量的组合阵列。在本示例中，假设不一致源于由一个深度感测模块对次胎面花纹112的检测，设备100可以被配置为选择具有最小深度的测量(即，忽略次胎面花纹)。在图7B中示出了该示例，其中从组合阵列732中丢弃来自阵列620的三个深度测量728。在其他实施例中，设备100被配置为保留具有最大深度的测量而不是具有最小深度的测量。

当对于给定位置的第一和第二深度测量之间的差不超出上述阈值时，第一和第二深度测量基本一致，尽管它们不必确切地相等。当阵列620和624的深度测量之间基本一致时，设备100可以被配置为当第一和第二深度测量不匹配(但相差小于上述阈值)时生成第一和第二深度测量的平均值，或选择测量的最大值或最小值，以在组合阵列732中使用。在进一步的示例中，如果给定位置的第一和第二深度测量之间存在不一致，则设备100被配置为保留两个深度测量。也就是说，组合阵列732可以包含针对特定位置的深度测量对。

在框340的执行之后，设备100被配置为存储深度测量的组合阵列732，以经由显示器220呈现和/或传输到另一计算设备。

如先前所述，深度感测模块可以与设备100集成或在可安装在设备100上的分立附件中实现。转到图8和图9，示出了一种实现方式，其中深度感测模块被设置在此类附件中。

特别地，图8示出了移动计算设备800(诸如智能电话)和附件804。移动计算设备800包括支撑显示器820的壳体和输入设备816(诸如与显示器、一个或多个可选择按钮集成的触摸屏等)。附件804包括内表面806，内表面806承载闩锁机构808，闩锁机构808被配置成可释放地与设备800的后表面824(参见图9)接合。附件804在内表面806上还包括通信端口810，该通信端口810被配置为经由后表面824上的相对应的端口828(参见图9)将附件804的控制器放置在与设备800通信的位置。端口810结合端口828使得附件804能够与设备800通信并从设备800接收电功率。在其他示例中，附件804可以包括电池或其他内部电源，并且端口810和828可以启用仅通信而不是通信和电源。在各种实施例中，通信端口810、828是Pogo(程式导向图形操作)样式的连接器、USB连接器、USB-C等。

转到图9，附件804的外表面900包括光束124射出和反射128进入的窗口904。也就是说，附件804包含上述第一和第二深度传感模块，以及处理器208、存储器212、图像传感器120和运动传感器226。同时，设备800可以实现前述输入设备216和显示器220(经由图8所示的输入设备816和显示器820)。因此，设备800可以经由端口810和828向附件804发出扫描开始和停止命令，并且还可以被配置为从附件804接收深度测量以在显示器820上呈现、传输到进一步的计算设备等。

同样如图9所示，当附件804的内表面806与设备800的后表面824接合时(例如，通过在由虚线箭头907指示的方向上将附件804抵靠后表面824放置)，设备800的后表面824上的凹槽906用于与图8所示的闩锁机构808接合。

附件804还可以在其外表面900上包括沿着后表面900的外周中的至少一些延伸的一个或多个导轨908。当附件804与使用中的设备800接合时，在扫描的初始处将导轨908抵靠轮胎104(或任何其他待扫描的有胎面花纹的对象)放置，以沿着轮胎104的胎面花纹表面在行进方向S上滑动，以便将深度感测模块保持在距离轮胎104的表面的预定义深度处，以减轻对窗口904的刮伤或其他损坏。

根据深度感测模块200被配置为测量的深度范围来选择与窗口904相邻的滑轨908的高度H。深度感测模块200可测量的深度范围由光学组件204的视场和焦距以及图像传感器的尺寸来定义。在比上述范围更接近光学组件204的深度处，反射128可能变得不太聚焦，而在比上述范围更远离光学组件204的深度处，反射128可能受到测量噪声的影响。因此，选择滑轨908的高度H以将光学组件204放置在轮胎104上方的一定距离处(即，在距离轮胎104的外表面的深度处)，该距离基本等于上述范围的最小深度。例如，当深度感测模块200被配置为测量介于15mm和50mm之间的深度时，当滑轨908与轮胎104接合时，选择与窗口904相邻的滑轨908的高度H以将光学组件204放置在距离轮胎104的外表面近似15mm的位置。

构想了对上述设备和方法的变型。例如，在一些实施例中，可以在框315的每一次执行之后立即执行如上结合框330所述的深度测量的确定。在此类实施例中，在确定深度测量已经超出指示设备100可能已经从轮胎104中撤出的终止阈值之后，可以发起扫描的终止(即，在框320处的肯定确定结果)。

在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可以做出各种修改和改变而不脱离如下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是示意性的而非限制性的意义，并且所有此类修改都旨在被包括在本教导的范围内。

这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本申请处于待审状态期间做出的任何修改以及授权公告的这些权利要求的所有等效物。

此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可以单独地用来将一个实体或动作与另一实体或动作区别开，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间具有任何实际的此类关系或顺序。术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”、“包含有”、“涵盖”、“涵盖有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使包括、具有、包含、涵盖一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括未明确列出的或对此类过程、方法、物品或装置固有的其他要素。以“包括一”、“具有一”、“包含一”、“涵盖一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵盖该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本”、“大致”、“近似”、“约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以以未列出的方式进行配置。

将会理解，一些实施例可以包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)，诸如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，该唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由不具有存储程序指令的状态机来实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中，每一种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用这两种方法的组合。

此外，实施例可以实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如，包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如，可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的概念和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及IC。

本公开的摘要被提供以允许读者快速地明确本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，各种特征在各种实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被并入具体实施方式中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。

Claims (17)

1.一种用于测量胎面花纹深度的设备，包括：

图像传感器；

第一深度感测模块包括(i)第一发射器，所述第一发射器被配置为发射第一光束，以及(ii)第一光学组件，所述第一光学组件被配置为将所述第一光束的反射引导到所述图像传感器的第一区域上；

第二深度感测模块，所述第二深度感测模块沿着分隔轴与所述第一深度感测模块间隔，所述第二深度感测模块包括(i)第二发射器，所述第二发射器被配置为发射第二光束，以及(ii)第二光学组件，所述第二光学组件被配置为将所述第二光束的反射引导到所述图像传感器的第二区域上；

控制器，所述控制器连接到所述图像传感器并且被配置为响应于所述设备在基本垂直于所述分隔轴的行进方向上横穿胎面花纹表面，以：

从所述图像传感器接收与在所述行进方向上横穿所述胎面花纹表面的所述设备的顺序位置相对应的图像序列，所述图像序列描绘所述第一光束和所述第二光束从所述胎面花纹表面的连续反射；

针对所述图像序列中的每一个图像来确定第一深度测量和第二深度测量；以及

在存储器中存储所述第一深度测量和所述第二深度测量。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

针对所述第一深度测量和所述第二深度测量中的每一对，生成单个组合深度测量；以及

在所述存储器中存储组合深度测量。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述控制器进一步被配置为针对所述第一深度测量和所述第二深度测量中的每一对，以：

确定所述第一深度测量和所述第二深度测量之间的差是否超出阈值；以及

当确定结果为肯定时，通过丢弃所述第一深度测量和所述第二深度测量中的一个来生成所述单个组合深度测量。

4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述控制器进一步被配置为针对所述第一深度测量和所述第二深度测量中的每一对，以：

确定所述第一深度测量和所述第二深度测量之间的差是否超出阈值；以及

当所述确定结果为否定时，通过平均所述第一深度测量和所述第二深度测量来生成所述单个组合深度测量。

5.如权利要求1所述的设备，进一步包括运动传感器，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

从所述运动传感器获取与所述图像序列中的每一个图像相对应的加速度测量；以及

基于所述加速度测量，沿着所述行进方向针对所述第一深度测量和所述第二深度测量中的每一个来确定更新位置。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述控制器进一步被配置为生成与一对所述更新位置之间的中间位置相对应的内插深度测量。

7.如权利要求1所述的设备，进一步包括滑轨，所述滑轨被配置为可滑动地接合所述胎面花纹表面。

8.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

附件壳体，所述附件壳体支撑所述第一深度感测模块和所述第二深度感测模块、所述图像传感器和所述控制器。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述附件壳体包括用于能释放地接合移动计算设备的闩锁。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述控制器进一步被配置为将所述第一深度测量和所述第二深度测量传输到所述移动计算设备。

11.一种测量设备中的胎面花纹深度的方法，所述设备具有图像传感器、控制器、第一深度感测模块和第二深度感测模块，所述第二深度感测模块沿着分隔轴与所述第一深度感测模块间隔，所述方法包括：

从所述第一深度感测模块的第一发射器发射第一光束，并且将所述第一光束的反射引导到所述图像传感器的第一区域上；

从所述第二深度感测模块的第二发射器发射第二光束，并且将所述第二光束的反射引导到所述图像传感器的第二区域上；

在所述控制器处，响应于所述设备在基本垂直于所述分隔轴的行进方向上横穿胎面花纹表面：

从所述图像传感器接收与在所述行进方向上横穿所述胎面花纹表面的所述设备的顺序位置相对应的图像序列，所述图像序列描绘所述第一光束和所述第二光束从所述胎面花纹表面的连续反射；

针对所述图像序列中的每一个图像来确定第一深度测量和第二深度测量；以及

在存储器中存储所述第一深度测量和所述第二深度测量。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述控制器处：

针对所述第一深度测量和所述第二深度测量中的每一对，生成单个组合深度测量；以及

在所述存储器中存储所述组合深度测量。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述控制器处：

针对第一深度测量和第二深度测量中的每一对：

确定所述第一深度测量和所述第二深度测量之间的差是否超出阈值；以及

当确定结果为肯定时，通过丢弃所述第一深度测量和所述第二深度测量中的一个来生成所述单个组合深度测量。

14.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述控制器处：

针对第一深度测量和第二深度测量中的每一对：

确定所述第一深度测量和所述第二深度测量之间的差是否超出阈值；以及

当所述确定结果为否定时，通过平均所述第一深度测量和所述第二深度测量来生成所述单个组合深度测量。

15.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述控制器处：

从所述设备的所述运动传感器获取与所述图像序列中的每一个图像相对应的加速度测量；以及

基于所述加速度测量，沿着所述行进方向针对所述第一深度测量和所述第二深度测量中的每一个来确定更新位置。

16.如权利要求15所述的设备，进一步包括在所述控制器处生成与一对所述更新位置之间的中间位置相对应的内插深度测量。

17.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述控制器处：将所述第一深度测量和所述第二深度测量传输到移动计算设备。

Images