JP2014513793A - タイヤの表面のディジタル画像の分析及び非測定箇所の処理 - Google Patents

Abstract

本発明は、タイヤの表面の３次元ディジタル画像を処理する方法に関し、表面の３次元画像を捕捉する一方で収集した画像の各画素に検査されるべき表面に関する対応の箇所の評価に比例したグレーレベル値を割り当て、画素は、行及び列の状態に配置されている。この方法は、次のステップ、即ち、グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素を含む検査されるべき表面のゾーン（６）を見いだすステップ、グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素の１つ又は２つ以上のゾーン（６）を含む包囲ボックス（７）の境界部を決定するステップ及び包囲ボックスの内側で、グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素の各々に、問題の画素のすぐ隣りに位置するゾーン内に配置された基準画素の組（Ｋ_ij，ｓ_i）の平均グレーレベル値に等しいグレーレベル値を割り当てるステップを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、タイヤの製造分野に関し、特に、あらかじめ定められた基準に対する一致性の診断を確立することを目的としたタイヤの表面の自動検査分野に関する。

このプロセスのステップのうちの一つでは、公知のように、タイヤの表面の３次元画像を収集する。

この画像の収集は、例えばレーザ型の光源と結合された２Ｄセンサを用いて、光学三角測量の原理を利用した手段の助けにより実施される。

タイヤ表面の地形学的（topographical）画像は、事実、グレーレベル画像と呼ばれる２次元画像であり、かかる画像では、グレーレベルと呼ばれていて、通常０〜２５５の値ｆ（ｘ，ｙ）が全ての箇所（点）、即ち、画像の全ての画素（ｘ，ｙ）と関連している。このグレーレベル値は、良好な動的特徴が得られるよう８ビット又は１６ビットで符号化できるので有用である。グレーレベルは、表面に対するこの箇所の高度又は高さを表している。８ビットでの符号化のため、値２５５（白色）は、最も高い高度に対応し、値０（黒色）は、最も低い高度に対応している。一般に、画像の画素は、行（ロウ又は横の並び）及び列（コラム又は縦の並び）をなして配置される。

しかしながら、これら収集手段から得られる表面の画像は、標識付けし、そして次のディジタル処理を行う前に除く必要のある非測定箇所を有する場合のあることが観察されている。もしそうでなければ、分析アルゴリズムは、不正確にも、これらゾーンを検査されるべきタイヤの構造的異常であるとみなす場合がある。

これらの箇所は、ゼロ又は極めて小さい値を示すという特徴を有している。これら箇所は、主として、プロフィールにより生じるゾーンに陰影が付くのでカメラがレーザストリークを見ることができない大きな凸部のゾーンに現れ又はサイドウォールまたはトレッドパターン上に存在するベントの近くに見え、その理由は、タイヤのすぐ周りの表面上のこれら突起によって影が落とされるからである。

タイヤの表面の３次元ディジタル画像を処理する方法の目的は、例えばタイヤの表面上に存在する異常を識別するようになった次のディジタル処理を邪魔しないようにすることを目的としてこれら非測定箇所を検出して無くすことにある。

本発明によれば、この画像処理方法は、次の順序のステップ、即ち、
‐グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素を含む検査されるべき表面のゾーンをサーチするステップ、
‐グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素の１つ又は２つ以上のゾーンを含む包囲ボックスの境界部を決定するステップ、及び
‐包囲ボックスの内側で且つグレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素を含むゾーンを分かつ所与の行に関し、この行に属する基準セグメントの画素により形成されると共に考慮対象のゾーンの近くに配置された組の平均グレーレベル値に等しいグレーレベル値を画素の各々に割り当てるステップを含む。

この方法は、基準画像を構成する組が奇数個の行及び奇数個の列を含む基準行列によって形成されるということを想定することができる。好ましくは、基準行列は、９個以下の行及び９個以下の列から成る。この形態では、包囲ボックスの各箇所は、この箇所に中心をもつ基準行列の画素の平均グレーレベル値を所与の箇所に割り当てることによって修正される。好ましくは、包囲ボックスの箇所は、行及び列の昇順の状態で連続的に処理される。

これらが、特に、単にこの特定の形式の再帰的移動平均を適用することによって減少させることができる小さな領域のゾーンの場合に当てはまる。

非測定箇所を含むゾーンが大規模である場合、基準ボックスに含まれると共に所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する画素を含むゾーンを分かつ所与の行について一組の基準画素の組が選択され、この組は、この列に属する基準セグメントの画素によって形成される。好ましくは、基準セグメントは、所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する画素を全く含んでおらず、その長さは、画素５〜３０個分である。この形態では、基準セグメントの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントを含むと共に所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する行の画素の組に割り当てられる。

しかしながら、面積がある特定のしきい値よりも大きい非測定箇所のこれらゾーンは、一般に、ベントの落とされた影によって形成されることが観察されている。ベントの形状及び全体的形態を知ると、次の順序のステップを計画することによってこの方法を改良することが可能であり、即ち、
‐所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する画素のゾーンの面積を求め、
‐このゾーンの面積が所与のしきい値を超える場合、ゾーンの主軸線と画素の行の方向とのなす角度を求め、
‐ゾーンの重心を求め、
‐ゾーンの主軸線の端のうちの一方のところに位置するベントの位置をサーチし、ゾーンに沿って延びる方向ＯＸに差し向け、ゾーンは、原点としてベントの足を有し、
‐所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する画素を含むゾーンを分かつ行の各々に、陰影ゾーンの方向と正の角度をなす。角度セクタに対応したゾーンの主軸線の側に配置された基準セグメントを割り当てる。

上記表面の主軸線と画素の行の方向とのなす角度が５°未満である場合、基準セグメントの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントを含むと共に基準セグメントの中間部と、画素の行とベントの輪郭との交差部との間に位置する行の画素の組に割り当てられる。

ゾーンの主軸線と画素の行の方向とのなす角度が５°を超える場合且つ重心とベントの足との間に位置する行についてのみ、基準セグメントの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントを含むと共に基準セグメントの中間部と、行とベントの輪郭との交差部との間に位置する行の画素の組に割り当てられる。

ゾーンの主軸線と画素の行の方向とのなす角度が５°を超える場合且つ重心とベントの足との間には位置しない行に関し、基準セグメントの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントを含み且つ基準セグメントの中間部とグレーレベル値が基準セグメントの画素の平均グレーレベル値よりも小さい行の画素との間に位置する行の画素の組に割り当てられる。

以下の説明の目的は図１〜５によって裏付けされた本発明の方法の種々のステップを詳細に説明することにある。

タイヤの表面の画像を捕捉する手段の略図である。 タイヤの表面の画像を捕捉する手段の略図である。 非測定箇所を出現させる原因を概略的に示す図である。 測定箇所を示すタイヤの表面の部分画像を示す図である。 本発明の方法により用いられる画像処理の仕方を示す図である。 ベントの近くに位置する画像の処理の考えられる形態を示す図である。 ベントの近くに位置する画像の処理の考えられる形態を示す図である。 本発明の方法による処理後の図４の画像を示す図である。

タイヤの表面の画像の収集の仕方は、図１及び図２に示されている。この収集は、一例として、レーザ１により放出されるスリット光及び照明された表面の２Ｄ画像を捕捉することができるカメラ３の助けにより行われる。カメラは、その照準方向がレーザ源より放出されたビームと所与の角度ａをなすよう位置決めされている。すると、三角測量により、支持面４に対する凸状要素２の座標を求めることが可能である。一般に、スリット光は、タイヤの表面の完全な画像を入力するためにタイヤに課される回転方向に対応した円周方向に垂直な軸方向又は半径方向に差し向けられる。

図１は、本装置が凸状要素２の画像を捕捉する形態を示し、図２は、凸状要素がベントである形態を示している。非測定箇所６は、レーザビームにより照明されていない陰影ゾーン中に現れる。戻り光が存在しない場合、これら箇所は、ゼロ又は極めて低い高度を有し、表面を表している画像上に黒色として見えるものと考えられる。図３は、測定凸部が連続した線として見え、実際のプロフィールは破線として見える図１の凸部の断面図である。それゆえ、非測定箇所の位置決めは、単に検査されるべき表面に対する対応の箇所の高度を表すグレーレベル値が所与のしきい値よりも小さく又は確かにゼロである画素があるかどうかを画像中にサーチすることによって達成できる。

図４は、タイヤの表面のグレーゾーン画像を示す図であり、上記とは対照的に、非測定箇所のグレーレベルがゼロであり又は所与のしきい値よりも極めて小さいので容易に識別できる非測定箇所を含むゾーンがこのグレーレベル画像上に見えている。この特定の場合、これら箇所は、ベント５によって落とされた影（画像の中心のところ）に由来し又は凸部の横に位置する箇所（画像の右側に位置する）に由来している。観察されるように、これらゾーンの形状及び面積は、互いに異なる性状のものであり、それぞれ、ベントの影に関して相当大きく且つ細長く、そして凸部のエッジについて小さく且つ粒状の形態のものである。

これら非測定箇所を除くためのこの画像の処理は、広義には、同じ基本原理に準拠するが、処理の品質を最適化するようこれら２つの特定の形態学的特徴を利用しようということになる。

非測定箇所の識別を、所与の第１ステップは、これら箇所を含むゾーンを包囲ボックスでフレーミングすることである。コンピュータ処理の実行において簡単にするために、このボックスは、有利には、長方形の形のものであるのがよく、これを処理されるべき画像を形成する画素の行及び列に位置合わせするのがよい。図５により、包囲ボックス６によって包囲されていて、ｎ個の行（ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃，ｌ₄．．．）及びｐ個の列（ｃ₁，ｃ₂，．．．ｃ_p）から成る非測定箇所を含むゾーンを視認することができる。

次の処理では、考慮対象の画素のすぐ近くに位置する画素のグレーレベル値の平均値に等しい。グレーレベル値を非測定箇所の各々に割り当てる。確かに、非測定箇所は、これらは位置合わせされたすぐ隣のものと実質的に同じ高度のところに位置することが許容される。

第１の処理モードでは、所与の画素のすぐ周りに位置する画素の平均値をこの所与の画素に割り当てる。この処理モードは、図５の画像の右側に示されている小さい面積のゾーン内に含まれる非測定箇所を補正するうえで特に有利である。

この目的のため、奇数個の行及び奇数個の列から成る基準行列Ｋ_ijにより形成され、中央値が修正されるべき画素上に位置した一組の基準画素が求められる。

代表的には、これらゾーンの比較的小さい面積を考慮して、３×３又は７×７のサイズの行列が選択される。

次に、処理は、中央値を含む行列の箇所のグレーレベル値の平均値を計算するステップ及び中央値のグレーレベル値を新たにコンピュータ計算された平均値で置き換えるステップから成る。

この操作は、好ましくは、例えば包囲ボックスの左上のところに位置した画素で始まり、上述の方式で列ごとに上側の行の箇所の全てを処理することによってスライディング方式で行われる。１つの行をドロップダウンし、同じ操作をこの行の画素の全てについて、包囲ボックスに含まれている最後の行及び最後の画素まで同じ操作を繰り返し実施する。

観察されるように、コンピュータ計算された平均値は、グレーレベル値が所定のしきい値よりも小さい画素に連続的に取って代わり、これらコンピュータ計算された平均値は、次の画素のグレーレベル値の決定、それ故に、包囲ボックスの全体にわたりこの移動平均の再帰的性質の決定に順番に入る。

安定した結果を得るようにするために、包囲ボックスの限度は、好ましくは、これらの境界部の最も近くに位置する非測定箇所を表す画素が、画素数個分離れて配置されるよう配置される。

第２の処理モードは、特に、タイヤの表面上のベントにより落とされる影の結果として生じる非測定箇所を取り扱う。

図５の画像中に、この影６の形状が一般に、極めて細長く且つ上述のゾーンの表面に向いた比較的広い領域を占めていることが観察される。この前提条件は、陰影ゾーンの面積が所定のしきい値よりも大きく、しかも非測定箇所により形成される表面の重心Ｗの存在場所が突き止められるようにすることによって満たされる。

したがって、以下の操作は、さらにタイヤの場合、これらゾーンが非測定箇所を含む他形式のゾーンと一致することができないということを考慮して、この種の異常に固有である。

長方形の形をしていて、好ましくは画素の行及び列の順序に従って位置決めされた包囲ボックス７の輪郭を求めた後、非測定箇所のゾーンの主軸線と行の方向とのなす角度についてサーチを行う。したがって、陰影ゾーンを含む楕円形６１が当てはめられ、楕円形の主軸６０は、行の方向と角度ｇをなす陰影ゾーンの完成軸線方向になぞらえられる。

次に、非測定箇所を含むゾーンの主軸線の２つの端のうちの一方のところに位置するベント５の足についてサーチを行う。これにより、図５に表されているように、ゾーンに沿って延び且つ原点としてベントの足を有する方向ＯＸの向きを主軸線に与えることができる。

次のステップでは、非測定箇所に割り当てられるべき平均グレーレベル値をコンピュータ計算するために用いられる基準画像を決定する。

第１の処理モードとは対照的に、基準画素は、この第２の場合、各々が行ｌ_iに含まれ、２０個そこらの画素から成る基準セグメントｓ_iから成る。

次に、この基準セグメントを行ｌ_iの各々について賢明な仕方で位置決めすることが必要である。確かに、好ましくは、このセグメントｌ_iが陰影ゾーン６の方向ＯＸと正の角度ｇをなす角度セクタに対応した主軸線６０の側に配置されるような構成にする。換言すると、基準セグメントは、好ましくは、表面上へのベントの全体的投影方向から見て逆の側に位置決めされる必要があり、それにより、後で理解されるように、非測定箇所を含むゾーンの箇所の全ての完全な処理が可能になる。

また、セグメントが非測定箇所のゾーンのエッジに近接して位置決めされると共にこのセグメントが非測定箇所を全く含まないようにするような構成が採用されている。
しかる後、基準セグメントに含まれる画素のグレーレベル値の平均値をコンピュータ計算する。これは、次にグレーレベル値が基準セグメントｓ_iに対応した行ｌ_iの非測定箇所を含むゾーンの画素に割り当てられることを意味している。

しかしながら、非測定箇所を含むゾーンの輪郭がこのステップの実施中に補正されることが賢明な変更を生じる場合があることが観察される。これら変更は、平均グレーレベル値よりも大きく又は小さい異常な値、即ち、これらゾーンを包囲した円により図７に示されているように表面の箇所の高度の形態で具体化される。しかしながら、この現象は、非測定箇所を含むゾーン６の境界部が図６に示されているようにベント５の足に隣接して位置する場合は表面化しない。

それ故、行の位置に応じて、互いにわずかに異なる補正方式が適用される。

この表面の主軸線６０と画素の行の方向とのなす角度が５°未満である場合、即ち、このゾーンが行に関してほとんど傾けられておらず、しかも陰影ゾーン６と交差した行の全ても又、ベントの足を切断している場合、基準セグメントｓ_iの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントを含むと共に基準セグメントｓ_iの中間部ｍと、画素の行とベントの輪郭との交差部との間に位置する行ｌ_iの画素の組に割り当てられる。

ベントの足の輪郭を定めるため、画素行が非測定箇所のゾーンと交差すると見なされる。各行ｌ_iは、２つの箇所でこのゾーン６と交差する。第１の交差箇所は、基準セグメントｓ_iが位置している側のゾーン６のエッジ上に位置する。他方、第２の交差箇所は、非測定箇所のこのゾーンの反対側のエッジ上に位置し、実質的に、この基準セグメントを含む行と存在が非測定箇所に対応した陰影ゾーンの原点のところにあるベントの足との交差箇所に一致している。

この表面の主軸線６０と画素の行の方向とがなす角度が５°を超える場合、非測定箇所を含むゾーンは２つの部分に分けられる。

第１の部分は、重心Ｗとベント５の足との間に位置した行を含む。この場合、基準セグメントｓ_iの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントｓ_iを含むと共に基準セグメントの中間部ｍと、画素の行とベントの足の輪郭との交差部との間に位置する行ｌ_iの画素の組に割り当てられる。

重心Ｗとベントの足との間には位置していない行に関し、基準セグメントｓ_iの画素の平均グレーレベル値は、基準セグメントｓ_iを含み且つ基準セグメントの中間部ｍとグレーレベル値が基準セグメントの画素の平均グレーレベル値よりも小さい行の画素との間に位置する行ｌ_iの画素の組に割り当てられる。

経験上、重心の上下に位置する行のこれら互いに異なる処理は、タイヤの表面上に位置したベントの特定の問題に対して固有であり、かかる処理により、非測定箇所の問題を僅かなコンピュータ計算時間で解決することが可能である。

図６は、本発明の方法による処理後におけるタイヤの表面の画像を示している。観察されるように、非測定箇所は全て消え、画像からタイヤの向きを決定することができる情報を抽出するよう画像を処理することができる。

Claims (8)

1. タイヤの表面の３次元ディジタル画像を処理する方法であって、前記表面の前記３次元画像を捕捉する一方で収集した前記画像の各画素に検査されるべき前記表面に関する対応の箇所の高さに比例したグレーレベル値を割り当て、前記画素は、行及び列の状態に配置されている、方法において、
   ‐グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素を含む検査されるべき前記表面のゾーン（６）をサーチし、
   ‐グレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素の１つ又は２つ以上のゾーン（６）を含む包囲ボックス（７）の境界部を決定し、
   ‐前記包囲ボックスの内側で且つグレーレベル値が所与のしきい値よりも小さい画素を含む前記ゾーン（６）を分かつ所与の行（ｌ_i）に関し、前記行（ｌ_i）に属する基準セグメント（ｓ_i）の画素により形成されると共に考慮対象の前記ゾーン（６）の近くに配置された組（Ｋ_ij，ｓ_i）の平均グレーレベル値に等しいグレーレベル値を前記画素の各々に割り当てる、方法。
2. 前記基準セグメント（ｓ_i）は、前記所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する画素を全く含んでいない、請求項１記載の処理方法。
3. 前記基準セグメント（ｓ_i）の長さは、画素５〜３０個分である、請求項１又は２記載の処理方法。
4. 前記基準セグメント（ｓ_i）の前記画素の前記平均グレーレベル値は、前記基準セグメント（ｓ_i）を含むと共に前記所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する前記行（ｌ_i）の画素の組に割り当てられる、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の処理方法。
5. ‐前記所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する画素のゾーン（６）の面積を求め、
   ‐該ゾーンの面積が所与のしきい値を超える場合、前記ゾーンの主軸線（６０）と前記画素の行（ｌ_i）の方向とのなす角度（ｇ）を求め、
   ‐前記ゾーンの重心を求め、
   ‐前記ゾーン（６）の前記主軸線（６０）の端のうちの一方のところに位置するベント（５）の位置をサーチし、前記ゾーンに沿って延びる方向ＯＸに差し向け、前記ゾーンは、原点として前記ベント（５）の足を有し、
   ‐前記所与のしきい値よりも小さいグレーレベル値を有する前記画素を含む前記ゾーンを分かつ前記行の各々に、陰影ゾーンの方向（ＯＸ）と正の角度（＋ｇ）をなす角度セクタに対応した前記ゾーンの前記主軸線の側に配置された基準セグメント（ｓ_i）を割り当てる、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の処理方法。
6. 前記ゾーン（６）の前記主軸線（６０）と前記画素の行（ｌ_i）の方向とのなす角度（ｇ）が５°未満である場合、前記基準セグメント（ｓ_i）の前記画素の前記平均グレーレベル値は、前記基準セグメント（ｓ_i）を含むと共に前記基準セグメント（ｓ_i）の中間部（ｍ）と、前記画素の行（ｌ_i）と前記ベントの前記足の輪郭との交差部との間に位置する前記行（ｌ_i）の画素の組に割り当てられる、請求項５記載の処理方法。
7. 前記ゾーン（６）の前記主軸線（６０）と前記画素の行（ｌ_i）の方向とのなす角度（ｇ）が５°を超える場合且つ重心（Ｗ）と前記ベントの前記足との間に位置する前記行に関し、前記基準セグメント（ｓ_i）の前記画素の平均グレーレベル値は、前記基準セグメントを含むと共に前記基準セグメント（ｓ_i）の中間部（ｍ）と、前記行（ｌ_i）と前記ベントの前記足の輪郭との交差部との間に位置する前記行（ｌ_i）の画素の組に割り当てられる、請求項５記載の処理方法。
8. 前記ゾーン（６）の前記主軸線と前記画素の行（ｌ_i）の方向とのなす角度が５°を超える場合且つ前記重心（Ｗ）と前記ベント（５）の前記足との間には位置しない行に関し、前記基準セグメント（ｓ_i）の前記画素の前記平均グレーレベル値は、前記基準セグメントを含み且つ前記基準セグメント（ｓ_i）の前記中間部（ｍ）とグレーレベル値が前記基準セグメント（ｓ_i）の前記画素の前記平均グレーレベル値よりも小さい前記行（ｌ_i）の前記画素との間に位置する前記行（ｌ_i）の前記画素の組に割り当てられる、請求項５記載の処理方法。