JP5386949B2 - タイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラム - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの接地画像に画像処理を施してタイヤの接地解析を行うタイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラムに関し、特に、タイヤの接地解析を短い時間で行うタイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラムに関するものである。

空気入りタイヤ（以下、単にタイヤという）における路面と接触する接地面は、タイヤと路面との力の伝達を行う唯一の部分であるため、タイヤの性能、さらには、車両の運動性能に大きな影響を与える重要な部分となっている。
この路面と接触するタイヤの接地面から、例えば、接地面の面積、負荷荷重を接地面の面積で除算した平均圧力、タイヤ周方向（タイヤの回転方向）の最大長さ（最大接地長さ）、接地面におけるタイヤ幅方向（タイヤ周方向と直交する方向）の最大長さ（最大接地幅）、さらにはタイヤの接地面の輪郭形状等の各種接地特性物理量を求めることによって、騒音性能、摩耗性能、操縦安定性能または制動性能等のタイヤの特性を概略評価することができる。したがって、タイヤの接地面の各種接地特性物理量を算出すること、すなわち、タイヤの接地解析を行うことは、タイヤの特性を概略評価する上で、極めて重要である。このため、タイヤの接地解析方法が種々提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１には、タイヤの接地画像をカメラ等を利用してデジタル画像を獲得し、下記に示す方法で画像処理を行ってタイヤの接地解析を精度良く行うことが開示されている。

特許文献１においては、まず、タイヤの接地画像を、カメラ等を利用して獲得し、デジタイザーにより、デジタル化（二値化）したデジタル画像の接地画像を取得する。
この二値化したデジタル画像に対して、３画素×３画素の領域毎に処理を施す膨脹フィルタを用いて接地画像の輪郭を等方的に膨脹させる膨脹処理を、接地画像が一つのブロックになるまで繰返し行う。
この後、上記膨脹処理の繰返し回数に所定回数付加した回数分、３画素×３画素の領域毎に処理を施す侵食フィルタを用いて接地画像の輪郭を等方的に侵食（収縮）させる侵食処理（収縮処理）を、繰返し行う。この後、前記所定回数分、前記膨脹フィルタを用いた膨脹処理を行う。この一連の処理によって得られた接地画像を用いることで、タイヤの動作または構造的特徴に寄与しないため、取り除くことが好ましいとされているウィスカ（タイヤ製造時に発生するトレッド部の表面から僅かに凸状に突出した微小突出部分）を取り除くことができることが記載されている。

特許第３２９３６７０号公報

上述のように、特許文献１においては、タイヤの踏み跡像を得るために、膨張フィルタを用いた処理、侵食フィルタを用いた処理、および膨張フィルタを用いた処理を行うものであり、ウィスカを取り除くために、更に膨張フィルタ処理および侵食フィルタ処理を繰り返し行う必要がある。このため、特許文献１においては、最終的なタイヤの踏み跡像を得るには、膨張フィルタを用いた処理、侵食フィルタを用いた処理を繰り返し行う必要があり、処理時間がかかるという問題点がある。
さらには、タイヤによって膨張フィルタを用いた処理および侵食フィルタを用いた処理の回数が異なるため、膨張フィルタを用いた処理および侵食フィルタを用いた処理の回数が不定であり、処理時間が特定できないという問題点もある。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、タイヤの接地解析を短い時間で行うことができるタイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、タイヤの接地画像に画像処理を施してタイヤの接地解析を行うタイヤ接地解析装置であって、前記タイヤの接地画像から、直交して配列された複数の画素からなり、前記タイヤの接地部に相当する画素に第１の画素値が設定され、前記タイヤの非接地部に相当する画素に第２の画素値が設定された二値化画像を生成する画像生成部と、前記二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換し、さらに、前記第２の画素値が第１の画素値に変換された二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換する走査画素処理部と、前記走査画素処理部で処理された二値化画像を所定の角度回転させる画像回転部を有し、前記画像回転部で回転された前記二値化画像は、再度、前記走査画素処理部で、前記二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換し、さらに、前記第２の画素値が第１の画素値に変換された二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換されることを特徴とするタイヤ接地解析装置を提供するものである。

また、本発明においては、前記各列で抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さ、および前記各行で前記抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さを、所定の長さと比較し、前記配列長さが所定の長さよりも短い場合、前記走査画素処理部により、前記第２の画素値を前記第１の画素値に変換させる比較決定部を有することが好ましい。

さらに、本発明においては、前記画像生成部で生成された二値化画像は、前記画素の配列方向のいずれか一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ周方向とが一致され、残りの一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ幅方向とが一致されていることが好ましい。
また、本発明において、前記タイヤの接地画像は、例えば、トレッドパターン付きタイヤのトレッドパターンの接地画像である。

また、本発明の第２の態様は、タイヤの接地画像に画像処理を施してタイヤの接地解析を行うタイヤ接地解析方法であって、前記タイヤの接地画像から、直交して配列された複数の画素からなり、前記タイヤの接地部に相当する画素に第１の画素値が設定され、前記タイヤの非接地部に相当する画素に第２の画素値が設定された二値化画像を生成する第１の工程と、前記二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換し、さらに、前記第２の画素値が第１の画素値に変換された二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換する第２の工程と、処理された二値化画像を所定の角度回転させる第３の工程と有し、前記第３の工程の後、前記回転された前記二値化画像を、再度、前記第２の工程に基づいて前記第２の画素値を前記第１の画素値に変換する第４の工程とを有することを特徴とするタイヤ接地解析方法を提供するものである。

また、本発明においては、前記第２の工程においては、前記各列で抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さ、および前記各行で前記抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さを、所定の長さと比較し、前記配列長さが所定の長さよりも短い場合、前記第２の画素値を前記第１の画素値に変換させることが好ましい。

また、本発明においては、前記第１の工程で生成された二値化画像は、画素の配列方向のいずれか一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ周方向とが一致され、残りの一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ幅方向とが一致されていることが好ましい。
本発明において、前記タイヤの接地画像は、例えば、トレッドパターン付きタイヤのトレッドパターンの接地画像である。

本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様のタイヤ接地解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤ接地解析プログラムを提供するものである。

本発明のタイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラムによれば、タイヤの接地解析を短い時間で行うことができる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のタイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラムを詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態のタイヤ接地解析装置を備えるタイヤ接地解析システムを示す模式図である。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態のタイヤ接地解析方法を工程順に示す模式図である。
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態のタイヤ接地解析方法の要部を工程順に詳細に示す模式図である。

図１に示すタイヤ接地解析システム１０は、例えば、トレッドパターン付きタイヤ１００の接地画像を撮影し、タイヤ１００のトレッドパターンの接地画像をデジタル画像として取得する撮影装置１２と、このタイヤの接地画像をデジタル画像に画像処理を施して接地解析を行うタイヤ接地解析装置１４とを有し、タイヤ接地解析装置１４にはモニタ１６とプリンタ１８と、キーボード、マウスなどの公知の入力デバイス（図示せず）が設けられている。

撮影装置１２は、タイヤ１００を所定の負荷荷重で支持する透明性を有する強化ガラスからなる支持基板２０と、この支持基板２０上に載置した厚紙、紙、その他の適切なシート状媒体２２と、支持基板２０の下方に配置されたカメラ２４とを有する。
カメラ２４は、例えば、デジタルカメラであり、被写体の画像を、例えば、８ビットのデジタル画像データとして取得できるものである。このカメラ２４は、タイヤ接地解析装置１４の、後述する画像生成部３０に接続されている。

撮影装置１２においては、カメラ２４側から照明光を当てて、支持基板２０およびシート状媒体２２を介して、支持基板２０におけるタイヤ１００の接地面を撮影する。カメラ２４で得られるデジタル画像データにおいて、タイヤの接地圧力が高い部分ほど画素の信号値が高く、モニタ１６に明るく表示される。

タイヤ接地解析システム１０において、タイヤ１００の接地面の画像データを取得する方法は、上記撮影装置１２を用いた方法に限定されるものではない。例えば、墨、または朱肉等の転写材をタイヤ１００のトレッド部に予め塗布して、紙等の被転写材に転写して、タイヤ１００の接地面を得、この被転写材に転写されたタイヤ１００の接地面をカメラ２４で撮影して、タイヤ１００の接地面の画像データを取得してもよい。
また、カメラ２４にてタイヤの接地画像を取得する場合、タイヤ１００のトレッド部の回転方向であるタイヤ１００の周方向が、得られる接地画像の２つの画素配列方向のうち一方の画素配列方向に一致するように取得し、タイヤ１００の幅方向を２つの画素配列方向のうち他方の画素配列方向に一致するように取得する。これは、後述する画像処理を容易に行うためである。

モニタ１６は、後述する画像生成部３０、画像処理部３２、物理量抽出部３４で得られた各種画像を表示するものであり、必要に応じて画像処理条件をマウス、キーボード等の入力デバイスを用いて入力するための入力指示画面を表示するものである。このモニタ１６には、液晶表示装置等、公知の画像表示装置を用いることができる。
プリンタ１８は、モニタ１６に表示される各種画像等を紙などの記録媒体にプリントとして出力するものであり、例えば、カラーレーザプリンタ、カラーインクジェットプリンタが用いられる。

タイヤ接地解析装置１４は、画像生成部３０と、画像処理部３２と、物理量抽出部３４と、これらの各部位の動作を制御するＣＰＵ３６と、メモリ３８とを有する。

画像生成部３０は、カメラ２４から供給された、タイヤ１００の接地形状を表すデジタル画像データについて、統計処理を用いて閾値を設定し、デジタル画像データを二値の画像データに変換する処理を行って、二値化画像データを生成するものである。また、画像生成部３０は、後述するメモリ３８に接続されており、二値画像データが出力される。

カメラ２４から供給されるデジタル画像データについて、階調を横軸とした輝度頻度分布を算出し、この輝度頻度分布を微分（差分）して分布を求め、この分布から、タイヤの接地部と背景の部分（非接地部）とをわける輝度値を設定する。この輝度値を閾値として二値化処理が行われる。これにより、二値化画像データが得られる。この二値化画像データにより表される二値化画像は、直交する行方向と列方向に複数の画素が配列されてなるものである。本実施形態においては、二値化画像データについて、タイヤ１００の接地部を、例えば、信号値１（第１の画素値）、他の背景部分、すなわち、非接地部を信号値０（第２の画素値）とする。さらに、二値化画像データに基づいて、例えば、信号値１を黒い画素（以下、黒画素という）とし、信号値０を白い画素（以下、白画素という）とする。
これにより、モニタ１６に、タイヤ１００が実際に接地している接地部が黒、非接地部が白とした二値化画像として表示される。この二値化画像は、タイヤ１００が実際に接地している接地面１００ｂの面積を表す実接地面積画像（ＡＣＡ（Actual Contact Area）画像）である（図２（ｂ）参照）。

なお、二値化画像を構成する画素の色については、同一でなければ、特に限定されるものではない。
また、二値化画像内に接地部分外の背景部分等に接地部分の信号値と同等の信号値となるノイズ成分が混在する場合があるため、画像生成部３０は、４近傍収縮などの等方性収縮処理機能を有してもよく、例えば、等方性収縮処理を１回行ってノイズ成分を除去するようにしてもよい。

なお、二値化処理の際の閾値としては、上記以外に、例えば、全画素の濃度分布（ヒストグラム）を求め、この濃度分布から頻度データの５階調分を移動平均して求めたものを用いることができる。
また、二値化処理の際の閾値としては、差分法により、平滑されたデータの各階調の差を２で割ったものを用いることができる。
さらに、差分データの最小値から０に向かって−５を通過したところの階調を閾値としてもよい。
なお、これら以外にも、二値化処理の際の閾値として、公知の方法により求められた閾値を用いることもできる。

画像処理部３２は、走査分割部４０、画素抽出部４２、比較判定部４４、変換部４６、画像回転部４８および画像合成部５０を有するものである。
この画像処理部３２は、二値化画像を表す二値化画像データを処理して総接地面積画像（ＧＣＡ：Ground Contact Area）を表す画像データを得るとともに、カメラ２４で撮影された接地面の画像（図２（ａ）の計測画像６０）と図２（ｃ）に示す総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４とを合成するものである。

画像処理部３２においては、走査分割部４０、画素抽出部４２、比較判定部４４および変換部４６により走査画素処理部３３が構成される。
画像処理部３２で得られた総接地面積画像の画像データは、メモリ３８に供給され、メモリ３８に記憶される。後述するように、メモリ３８から総接地面積画像６４の画像データが物理量抽出部３４に読み取られ、総接地面積（ＧＣＡ）等の算出に利用される。

走査分割部４０は、二値化画像を構成する複数の画素を複数の列で区画するとともに、この列と直交する複数の行でも、二値化画像を構成する複数の画素を区画するものである。本実施形態においては、画素の配列方向のうち、列方向をＸ方向とし、行方向をＹ方向とする。例えば、二値化画像は、Ｘ方向、Ｙ方向の直交する２方向のうち、タイヤ１００周方向がＹ方向に、タイヤ１００幅方向がＸ方向に一致されている。

走査分割部４０により、二値化画像を構成する複数の画素を、タイヤ１００の幅方向（Ｘ方向（列方向））に伸びた所定の幅を有するＸ走査列７１（図３（ｂ）参照）で、タイヤ１００の周方向（Ｙ方向（行方向））に画素をあけることなく、タイヤ１００の周方向（Ｙ方向）に沿って画像全域にわたって区画される。

また、走査分割部４０により、二値化画像を構成する複数の画素を、タイヤ１００の周方向（Ｙ方向）に伸びた所定の幅を有するＹ走査列７５（図３（ｄ）参照）で、タイヤ１００の幅方向（Ｘ方向）に画素をあけることなく、タイヤ１００の幅方向（Ｘ方向）に沿って画像全域にわたって区画される。

各走査列７１および各Ｙ走査列７５の幅は、例えば、１画素である。なお、走査列７１の幅およびＹ走査列７５の幅は、１画素に限定されるものではなく、要求される精度などに応じて、幅を複数の画素としてもよく、その幅は適宜設定される。

画素抽出部４２は、各Ｘ走査列７１に含まれる各画素の画素値の情報を取得するものである。すなわち、各Ｘ走査列７１における白画素７１ａ（図３（ｂ）参照）と黒画素７１ｂ（図３（ｂ）参照）との位置情報を取得するものである。さらに、各Ｘ走査列７１において、黒画素７１ｂに挟まれる白画素７１ａを抽出し、この白画素７１ａの配列長さ（ランレングス）の情報を取得するものでもある。
また、画素抽出部４２は、各Ｙ走査列７５に含まれる各画素の画素値の情報を取得するものである。すなわち、白画素７５ａ（図３（ｂ）参照）と黒画素７５ｂ（図３（ｂ）参照）との位置情報を取得するものである。さらに、各Ｙ走査列７５において、黒画素７５ｂに挟まれる白画素７５ａを抽出し、この白画素７５ａの配列長さ（ランレングス）の情報を取得するものでもある。

比較判定部４４は、各Ｘ走査列７１および各Ｙ走査列７５において、画素抽出部４２で取得された白画素７１ａ、７５ａの配列長さを、予め設定されている長さと比較し、白画素の配列長さが短ければ、その白画素を黒画素に変換することを示す画素値変換信号を作成する、すなわち、画素値を変更することを示す画素値変換信号を作成する。
この場合、黒画素に変換する白画素の配列長さの最大長さは、タイヤの溝を塗り潰し、かつＧＣＡの輪郭を崩さない程度のものである。この黒画素に変換する白画素の配列長さの最大長さは、好ましくは、最大接地幅の２０〜４０％程度である。
比較判定部４４においては、各Ｘ走査列７１および各Ｙ走査列７５について作成した画素値変換信号を変換部４６に出力する。

変換部４６は、比較判定部４４から出力された画素値変換信号に基づいて、各Ｘ走査列７１および各Ｙ走査列７５毎に、二値化画像について、白画素を黒画素に変更するものである。すなわち、変換部４６は、画素値変換信号に基づいて、二値化画像データにおいて、信号値０を信号値１に置き換える。

本実施形態においては、二値化画像は、Ｘ走査列７１およびＹ走査列７５の両方に対して処理され、Ｘ走査列７１での処理が先であれば、次に、Ｙ走査列７５について処理され、Ｙ走査列７５での処理が先であれば、次に、Ｘ走査列７１について処理される。
以上のように、走査画素処理部３３（走査分割部４０、画素抽出部４２、比較判定部４４および変換部４６）でＸ走査列７１およびＹ走査列７５の両方について処理された二値化画像データは、図２（ｃ）に示す総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４を表すものとなり、この総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４を表す二値化画像データは、メモリ３８に出力され、記憶される。

なお、本実施形態においては、抽出された白画素７１ａ、７５ａの配列長さを、予め設定されている長さと比較することなく、画素抽出部４２で抽出された、黒画素に挟まれている白画素は全て黒画素にするようにしてもよい。この場合、黒画素への変換は、白画素の長さとは無関係なので比較判定部４４は、必ずしも必要ではなく、更には白画素の配列長の取得も必要ではない。

画像回転部４８は、走査画素処理部３３でＸ走査列７１およびＹ走査列７５の両方について処理された二値化画像データで表されるタイヤ１００の接地形状全体を画像の中心を中心として所定の角度回転させるものである。
この画像回転部４８で回転された処理済みの二値化画像データは、メモリ３８に出力され、記憶される。その後、走査画素処理部３３でＸ走査列７１およびＹ走査列７５の両方について処理される。
なお、走査画素処理部３３（走査分割部４０、画素抽出部４２、比較判定部４４および変換部４６）でＸ走査列７１およびＹ走査列７５の両方について処理された二値化画像データは、図２（ｃ）に示す総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４を表すものであるため、画像回転部４８による回転は必ずしも必要ではない。

画像合成部５０は、カメラ２４で取得されたデジタル画像データで表された計測画像６０と、総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４とを合成するものである。本実施形態においては、計測画像６０と、総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４とは、各画像の中心を一致させて合成される。

物理量抽出部３４は、二値化画像６２、および総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４に基づいて、以下に示すタイヤの各種接地特性物理量を算出するものである。
物理量抽出部３４においては、例えば、二値化画像６２の二値化画像データをメモリ３８から読み出し、実接地面積（ＡＣＡ）を算出する。この実接地面積は、二値化画像６２における黒画素の数に、この１画素の面積を掛けることにより求めることができる。
また、物理量抽出部３４においては、例えば、総接地面積画像６４の画像データをメモリ３８から読み出し、総接地面積（ＧＣＡ）を算出する。この総接地面積（ＧＣＡ）は、総接地面積画像６４における黒画素の数に、この１画素の面積を掛けることにより求めることができる。

さらに、物理量抽出部３４により、溝面積は、総接地面積（ＧＣＡ）−実接地面積（ＡＣＡ）により得られる。溝面積比は、（総接地面積（ＧＣＡ）−実接地面積（ＡＣＡ））／実接地面積（ＡＣＡ）で得られる。
さらには、物理量抽出部３４は、最大接地長さ、最大接地幅、中心接地長さ、中心接地長も求めることができる。

本実施形態においては、長さ、および面積などを求めるため、カメラ２４で得られた画像を、実際の寸法に換算する必要がある。このため、画像データの１画素あたりの大きさが予め求められている。
１画素あたりの大きさは、例えば、直径が１１．２８ｃｍの円盤を、タイヤ１００が接地する位置に配置し、この円盤をカメラ２４で撮影する。そして、二値化処理し、円盤の二値化像を得る。この円盤の二値化像について、その直径を通るＸ方向およびＹ方向における画素数を求める。円盤の実際の直径をＹ方向の画素数で割った値をＹ方向における１画素の長さとする。円盤の実際の直径をＸ方向の画素数で割った値をＸ方向における１画素の長さとする。このＹ方向の長さとＸ方向の長さをかけたものが１画素の面積となる。

メモリ３８は、カメラ２４で撮影された計測画像の画像データ、画像生成部３０で得られた二値化画像の画像データ、および画像処理部３２で処理された処理中または処理後の画像の画像データを記憶するものであり、更には各種の画像処理条件を記憶するものである。また、物理量抽出部３４で得られた各種接地特性物理量等も記憶するものである。
このメモリ３８は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等、またはこれらを組み合わせたものにより構成されている。

なお、タイヤ接地解析装置１４において、画像生成部３０、画像処理部３２および物理量抽出部３４は、回路等で構成された専用装置などのハードウェアの形態であってもよいし、コンピュータ上でプログラムを実行することによりなされるソフトウェア処理の形態であってもよいし、一部の処理をハードウェアで処理し、残りの処理をソフトウェア処理する形態であってもよく、ハードウェア、ソフトウェアを利用する形態であれば、特に限定されるものではない。
ソフトウェア処理の形態である場合には、メモリ３８には、ＣＰＵ３６により、画像生成部３０、画像処理部３２および物理量抽出部３４について、上述の機能を実行させるタイヤ接地解析プログラムが記憶される。

次に、タイヤ接地解析システム１０によるタイヤ接地解析方法について、図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

まず、所定の内圧のタイヤ１００がシート状媒体２２を介して支持基板２０に負荷荷重がかけられて接地させる。この時、カメラ２４側から照明光を当てて、支持基板２０およびシート状媒体２２を介して、タイヤ１００の接地部分を撮影する。
これにより、図２（ａ）に示すように、支持基板２０に接地したタイヤ１００の接地面１００ａの計測画像６０が得られる。このタイヤ１００の接地面１００ａの画像は、例えば、８ビットのデジタル画像データで表される。
次に、撮影されたタイヤ１００の接地面のデジタル画像データは、カメラ２４からタイヤ接地解析装置１４の画像生成部３０に供給される。

次に、画像生成部３０において、この計測画像６０について、閾値が設定されて、２値化処理が施されて、図２（ｂ）に示すような二値化画像６２を得る。この二値化画像６２は、タイヤ１００が実際に接地している接地面１００ｂの面積を表す実接地面積画像（ＡＣＡ画像）である。二値化画像６２の二値化画像データは画像処理部３２に出力されるとともに、メモリ３８に出力されて記憶される。
なお、上述のように、二値化画像６２は、接地部が黒画素であり、非接地部が白画素であり、タイヤ周方向と画像のＹ方向とが一致され、タイヤ幅方向と画像のＸ方向とが一致されている。

次に、画像処理部３２において、二値化画像６２を用いて、図２（ｃ）に示すような、タイヤ１００が接地している接地面１０２の全ての領域を表す総接地面積画像（ＧＣＡ画像）６４を形成する。この総接地面積画像６４の形成方法については、図３（ａ）〜図３（ｄ）を用いて詳細に説明する。

図３（ａ）に示す二値化画像６２に対して、Ｘ走査列７１で、Ｙ方向に画素を飛ばすことなく、Ｙ方向に沿って二値化画像６２全域にわたって、図３（ｂ）に示す画像７０のように区画する。次に、各Ｘ走査列７１について、白画素７１ａと黒画素７１ｂとの位置情報を取得する。

次に、各Ｘ走査列７１毎に、白画素７１ａと黒画素７１ｂとの位置情報に基づいて、黒画素７１ｂに挟まれる白画素７１ａ（図３（ｂ）ではグレーで表示している）を抽出する。さらに、挟まれた白画素７１ａの配列長さ（ランレングス）の情報を取得する。

次に、各Ｘ走査列７１について抽出された白画素７１ａの配列長さを、予め設定されている長さと比較し、白画素７１ａの配列長さが短ければ、その白画素７１ａを黒画素に変更することを示す画素値変換信号をＸ走査列７１毎に作成する。この作成したそれぞれの画素値変換信号を変換部４６に出力する。
各Ｘ走査列７１において、変換部４６により、画素値変換信号に基づいて、二値化画像の白画素７１ａを黒画素７１ｂに変更させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、画素の一部が変換された接地面１０１を示す画像７２が得られる。この画像７２の画像データがメモリ３８に記憶される。
なお、走査分割された画像７０において、タイヤの接地面１００ｂ以外の領域７３は、Ｘ走査列７１において黒画素がないため、白画素は変換されない。

次に、メモリ３８から画像７２の画像データを読み出し、この画像７２の画像データに対して、Ｙ走査列７５でＸ方向に画素を飛ばすことなく、Ｘ方向に沿って二値化画像６２全域にわたって、図３（ｄ）に示す画像７４のように区画する。次に、各Ｙ走査列７５について、白画素７５ａと黒画素７５ｂとの位置情報を取得する。

次に、図３（ｄ）に示すように、各Ｙ走査列７５毎に、白画素７５ａと黒画素７５ｂとの位置情報に基づいて、黒画素７５ｂに挟まれる白画素７５ａ（図３（ｄ）ではグレーで表示している）を抽出する。さらに、挟まれた白画素７５ａの配列長さの情報を取得する。

次に、各Ｙ走査列７５について抽出された白画素７５ａの配列長さを、予め設定されている長さと比較し、白画素７５ａの配列長さが短ければ、その白画素７５ａを黒画素に変更することを示す画素値変換信号をＹ走査列７５毎に作成する。この作成したそれぞれの画素値変換信号を変換部４６に出力する。
各Ｙ走査列７５において、変換部４６により、画素値変換信号に基づいて、二値化画像の白画素７５ａを黒画素７５ｂに変更させる。これにより、図２（ｃ）に示すように、タイヤ１００の接地面１００ａ（図２（ａ）参照）内が全て埋められた接地面１０２の総接地面積画像６４が得られる。この総接地面積画像６４の画像データがメモリ３８に記憶される。
なお、走査分割された画像７４において、画素の一部が変換された接地面１０１以外の領域７６は、Ｙ走査列７５において黒画素がないため、白画素は変換されない。

次に、画像合成部５０において、計測画像６０の画像データと総接地面積画像６４の画像データとがメモリ３８から読み出され、計測画像６０と総接地面積画像６４との中心を一致させて、図２（ｄ）に示すような合成された接地面１０４の合成画像６６が得られる。この合成画像６６の画像データも、メモリ３８に出力されて記憶される。

以上のように、本実施形態においては、二値化画像６２に対して、例えば、Ｙ方向に沿って区画し、黒画素７１ｂに挟まれた白画素７１ａを抽出し、白画素７１ａの配列長さに基づいて黒画素に変えるものであるかを判定し、この判定に基づいて黒画素への変換を行った後、更に、Ｘ方向に沿って区画し、黒画素７５ｂに挟まれた白画素７５ａを抽出し、白画素７５ａの配列長さに基づいて黒画素に変えるものであるかを判定し、この判定に基づく黒画素へ変換させるものである（以下、これらの一連の処理を、単に「走査塗りつぶし処理」という）。
本実施形態の走査塗りつぶし処理においては、Ｘ方向の処理とＹ方向の処理の順番は、特に限定されるものではなく、Ｙ方向の処理を先にしてもよい。

本実施形態の走査塗りつぶし処理においては、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向について、画像の全領域にわたって、黒画素に挟まれた白画素を抽出し、その白画素の長さに基づいて黒画素に変換するだけであるため、画素について膨張処理および収縮処理を繰り返して行う従来のものに比して、処理自体が簡素なものであり、容易にできる。このため、従来に比して、短い時間で、総接地面積画像６４を得ることができる。しかも、タイヤのトレッドパターンによらず同じ処理をするため、処理時間も概ね特定でき、従来のように処理時間が不定となることがない。

なお、本実施形態においては、走査塗りつぶし処理を行って得られた総接地面積画像６４を最終的なものとせず、更に総接地面積画像６４を回転させて、再度、走査塗りつぶし処理を行って、より精度を高め、最終的な、接地している全ての領域を表す接地面１０２ａの総接地面積画像９０を得るようにしてもよい。
以下、図４（ａ）〜（ｇ）に基づいて、画像を回転させて、再度、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向について処理を行う方法について説明する。
ここで、画像を回転させる際、図３（ａ）に示すように、時計周り方向を正（プラス）とし、反時計周り方向を負（マイナス）とする。

まず、画像回転部４８により、総接地面積画像６４を、例えば、＋９０°回転させ、図４（ａ）に示すように、第１の回転画像８０を得る。この第１の回転画像８０の画像データをメモリ３８に記憶させる。
そして、走査画素処理部３３で、第１の回転画像８０に対して、上述の走査塗りつぶし処理を行なわせる。なお、走査塗りつぶし処理の終了後に、第１の回転画像８０を−９０°回転させて、もとの状態に戻して、最終的な総接地面積画像としてもよい。

さらに、走査塗りつぶし処理後の第１の回転画像８０を、例えば、−４５°回転させて、図４（ｂ）に示すように、第２の回転画像８２を得る。この第２の回転画像８２の画像データをメモリ３８に記憶させる。
そして、走査画素処理部３３で、第２の回転画像８２に対して、上述の走査塗りつぶし処理を行なわせる。なお、走査塗りつぶし処理の終了後に、第２の回転画像８２を−４５°回転させて、もとの状態に戻して、最終的な総接地面積画像としてもよい。

さらに、第２の回転画像８２を、例えば、−３０°回転させて、図４（ｃ）に示すように、第３の回転画像８４を得る。この第３の回転画像８４の画像データをメモリ３８に記憶させる。
そして、走査画素処理部３３で、第３の回転画像８４に対して、上述の走査塗りつぶし処理を行なわせる。なお、走査塗りつぶし処理の終了後に、第３の回転画像８４を−１５°回転させて、もとの状態に戻して、最終的な総接地面積画像としてもよい。

さらに、走査塗りつぶし処理後の第３の回転画像８４を、例えば、−３０°回転させて、図４（ｄ）に示すように、第４の回転画像８６を得る。この第４の回転画像８６の画像データをメモリ３８に記憶させる。
そして、走査画素処理部３３で、第４の回転画像８６に対して、上述の走査塗りつぶし処理を行なわせる。なお、走査塗りつぶし処理の終了後に、第４の回転画像８６を＋１５°回転させて、もとの状態に戻して、最終的な総接地面積画像としてもよい。

さらに、走査塗りつぶし処理後の第４の回転画像８６を、例えば、−３０°回転させて、図４（ｅ）に示すように、第５の回転画像８８を得る。この第５の回転画像８８の画像データをメモリ３８に記憶させる。
そして、走査画素処理部３３で、第５の回転画像８８に対して、上述の走査塗りつぶし処理を行なわせる。走査塗りつぶし処理の終了後に、第５の回転画像８８を＋４５°回転させて、図４（ｆ）に示すように、もとの状態に戻すことにより、最終的な，接地している全ての領域を表す接地面１０２ａの総接地面積画像９０が得られる。

次に、得られた図４（ｆ）に示す総接地面積画像９０と、図２（ａ）に示す計測画像６０とを画像合成部５０で合成させて、図４（ｇ）に示す合成画像６６が得られる。
このようにして、本実施形態においては、画像を回転させた状態で、黒画素で挟まれた白画素を抽出し、この抽出された白画素を黒画素に変更することにより、回転させることなく走査塗りつぶした処理をして得られた総接地面積画像６４よりも、精度が高い総接地面積画像９０を得ることができる。

なお、本実施形態においては、回転と走査塗りつぶし処理を５回行うものに限定されるものではなく、回転と走査塗りつぶし処理は、要求される総接地面積の精度と、総接地面積を作成するに許容される処理時間とにより、適宜選択されるものであり、図４（ａ）に示すように１回であっても、図４（ｂ）に示すように２回でも、図４（ｃ）に示すように３回でも、図４（ｄ）に示すように４回でもよい。
更には、画像を回転させる角度についても、＋９０°、−９０°、＋４５°、−４５°、＋３０、−３０°などに限定されるものではなく、その回転角度は、適宜設定することができる。

本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明のタイヤ接地解析装置、タイヤ接地解析方法およびタイヤ接地解析プログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明の実施形態のタイヤ接地解析装置を備えるタイヤ接地解析システムを示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態のタイヤ接地解析方法を工程順に示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態のタイヤ接地解析方法の要部を工程順に詳細に示す模式図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施形態のタイヤ接地解析方法の他の例を工程順に示す模式図である。

符号の説明

１０ タイヤ接地解析システム
１２ 撮影装置
１４ タイヤ接地解析装置
２０ 支持基板
２４ カメラ
３２ 画像処理部
３４ 物理量抽出部
３６ ＣＰＵ
３８ メモリ
４０ 走査分割部
４２ 画像抽出部
４４ 比較判定部
４６ 変換部
４８ 画像回転部
５０ 画像合成部
６０ 計測画像
６２ 二値化画像
６４ 総接地面積画像（ＧＣＡ画像）
６６ 合成画像
７１ Ｘ走査列
７５ Ｙ走査列
１００ タイヤ

Claims (9)

1. タイヤの接地画像に画像処理を施してタイヤの接地解析を行うタイヤ接地解析装置であって、
   前記タイヤの接地画像から、直交して配列された複数の画素からなり、前記タイヤの接地部に相当する画素に第１の画素値が設定され、前記タイヤの非接地部に相当する画素に第２の画素値が設定された二値化画像を生成する画像生成部と、
   前記二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換し、さらに、前記第２の画素値が第１の画素値に変換された二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換する走査画素処理部と、
   前記走査画素処理部で処理された二値化画像を所定の角度回転させる画像回転部を有し、
   前記画像回転部で回転された前記二値化画像は、再度、前記走査画素処理部で、前記二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換し、さらに、前記第２の画素値が第１の画素値に変換された二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換されることを特徴とするタイヤ接地解析装置。
2. 前記各列で抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さ、および前記各行で前記抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さを、所定の長さと比較し、前記配列長さが所定の長さよりも短い場合、前記走査画素処理部により、前記第２の画素値を前記第１の画素値に変換させる比較決定部を有する請求項１に記載のタイヤ接地解析装置。
3. 前記画像生成部で生成された二値化画像は、前記画素の配列方向のいずれか一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ周方向とが一致され、残りの一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ幅方向とが一致されている請求項１または２に記載のタイヤ接地解析装置。
4. 前記タイヤの接地画像は、トレッドパターン付きタイヤのトレッドパターンの接地画像である請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ接地解析装置。
5. タイヤの接地画像に画像処理を施してタイヤの接地解析を行うタイヤ接地解析方法であって、
   前記タイヤの接地画像から、直交して配列された複数の画素からなり、前記タイヤの接地部に相当する画素に第１の画素値が設定され、前記タイヤの非接地部に相当する画素に第２の画素値が設定された二値化画像を生成する第１の工程と、
   前記二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換し、さらに、前記第２の画素値が第１の画素値に変換された二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、前記抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換する第２の工程と、
   処理された二値化画像を所定の角度回転させる第３の工程と有し、
   前記第３の工程の後、前記回転された前記二値化画像を、再度、前記第２の工程に基づいて前記第２の画素値を前記第１の画素値に変換する第４の工程とを有することを特徴とするタイヤ接地解析方法。
6. 前記第２の工程においては、前記各列で抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さ、および前記各行で前記抽出された前記第２の画素値の画素の配列長さを、所定の長さと比較し、前記配列長さが所定の長さよりも短い場合、前記第２の画素値を前記第１の画素値に変換させる請求項５記載のタイヤ接地解析方法。
7. 前記第１の工程で生成された二値化画像は、画素の配列方向のいずれか一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ周方向とが一致され、残りの一方と前記タイヤの接地画像におけるタイヤ幅方向とが一致されている請求項５または６に記載のタイヤ接地解析方法。
8. 前記タイヤの接地画像は、トレッドパターン付きタイヤのトレッドパターンの接地画像である請求項５〜７のいずれか１項に記載のタイヤ接地解析方法。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載のタイヤ接地解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤ接地解析プログラム。