JP5567951B2 - タイヤのマスター画像生成方法及びマスター画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのマスター画像生成方法及びマスター画像生成装置に関し、特に、タイヤトレッド等の外観を検査する際に用いるマスター画像のマスター画像生成方法及びマスター画像生成装置に関する。

従来、タイヤトレッドの外観を検査する方法の一つとして、トレッド表面の凹凸を光切断法により撮像し、撮像した画像に基づきタイヤの成型不良を検査している。即ち、タイヤを周方向に回転可能に保持する保持手段によりタイヤを回転させつつ、タイヤの左右一対のショルダー部とクラウン部とに複数の照射手段からそれぞれタイヤの幅方向にスリット光を照射し、スリット光の照射部を照射手段に対応して配置された複数の撮像手段によりタイヤの部位毎の撮像画像を取得し、各撮像画像を画像処理手段により合成してトレッドの検査画像を生成する。検査画像は、あらかじめ画像処理手段に記憶された検査用のマスター画像とパターンマッチングすることでトレッドの外観における良否を判定している。
しかしながら、上記外観検査方法によれば、検査画像と比較するために、タイヤのサイズやタイヤのモデル毎に異なるトレッドパターンのマスターデータを用意する必要があり、用意するための多大な手間と、膨大なマスターデータを管理する手間を要していた。また、常に同サイズ、同モデルのタイヤを検査するのではないため、異なるサイズや異なるモデルの都度、マスターデータを読み出してからパターンマッチングにより検査する必要があり、全てのマスターデータを画像処理手段に記憶させなければならないため膨大な記憶容量を必要としていた。

特開２００９−２５０７４０号公報

本発明は、上記課題を解決するため、タイヤの外観検査において被検体となるタイヤ全てのマスター画像を画像処理手段に記憶させることがないように、外観検査毎に被検査対象となるタイヤからマスター画像を作成するタイヤのマスター画像生成方法及びマスター画像生成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための方法として、タイヤ表面を撮像した撮像画像の中からモデル画像を設定するモデル画像設定ステップと、モデル画像を撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマッチング画像として抽出するマッチング画像抽出ステップと、モデル画像の画素幅と、マッチング画像の画素幅とを同一方向、かつ、同一幅で漸増させて、当該モデル画像と当該マッチング画像とをパターンマッチングし、モデル画像とマッチング画像とのマッチング率の変化を探索するマッチング率探索ステップと、マッチング率探索ステップでマッチング率が所定の閾値以下に変化したときのモデル画像の画素幅にモデル画像の大きさを変更するモデル画像変更ステップとを含むようにした。
本方法によれば、撮像したタイヤ表面の撮像画像からモデル画像を設定し、撮像画像とパターンマッチングすることによりモデル画像と同一の画像領域をマッチング画像として抽出し、モデル画像の画素幅と抽出されたマッチング画像の画素幅とを漸増するとともにパターンマッチングを繰り返し行って、モデル画像の画素幅とマッチング画像の画素幅とを漸増させたときのマッチング率の変化を調べ、マッチング率が閾値以下に変化したときの直前の画素幅でマッチング画像を抽出することにより、最初に設定されたモデル画像によって抽出されたマッチング画像よりも大きな領域のマッチング画像を取得することができるので、効率よく撮像画像をパターンマッチングすることができる。最初に設定されたモデル画像の画素幅が狭くても、効率よくパターンマッチングすることができる。
また、他の方法として、モデル画像変更ステップにより変更されたモデル画像を撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマスター候補画像として抽出するマスター候補画像抽出ステップをさらに含むようにした。
本方法によれば、大きさが変更されたモデル画像によって、再度、撮像画像をパターンマッチングすることにより、撮像画像に対して広い範囲でパターンマッチングすることができるので、撮像画像の領域に対して効率よくパターンマッチングすることができるとともに、精度良くマスター候補画像を取得することができる。
また、他の方法として、マスター候補画像を加算して記憶するマスター候補画像記憶ステップと、マスター候補画像の加算により重複する領域の加算回数を記憶する加算回数記憶ステップとをさらに含み、マスター候補画像の重複する領域を加算回数で除してマスター候補画像を平均化するようにした。
本方法によれば、マスター候補画像を加算して記憶することにより、撮像画像全体がパターンマッチングされたかどうかを確認することができ、加算して記憶されたマスター候補画像を加算回数で除することによりマスター候補画像を平均化することによりマスター画像を構成することができる。よって、検査対象たるタイヤのマスター画像を予め作成する必要がなくなる。
前記課題を解決するための第１の構成として、タイヤ表面を撮像した撮像画像の中からモデル画像を設定するモデル画像設定手段と、モデル画像を撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマッチング画像として抽出するマッチング画像抽出手段と、モデル画像の画素幅とマッチング画像の画素幅とを同一方向、かつ、同一幅で漸増させて、当該モデル画像と当該マッチング画像とをパターンマッチングし、モデル画像とマッチング画像とのマッチング率の変化を探索するマッチング率探索手段と、マッチング率探索手段でマッチング率が所定の閾値以下に変化するときのモデル画像の画素幅にモデル画像の大きさを変更するモデル画像変更手段とを備える構成とした。
本構成によれば、撮像したタイヤ表面の撮像画像からモデル画像を設定し、撮像画像とパターンマッチングすることによりモデル画像と同一の画像領域をマッチング画像として抽出し、モデル画像の画素幅と抽出されたマッチング画像の画素幅とを漸増するとともにパターンマッチングを繰り返し行って、モデル画像の画素幅とマッチング画像の画素幅とを漸増させたときのマッチング率の変化を調べ、マッチング率が閾値以下に変化したときの直前の画素幅でマッチング画像を抽出することにより、最初に設定されたモデル画像によって抽出されたマッチング画像よりも大きな領域のマッチング画像を取得することができるので、効率よく撮像画像をパターンマッチングすることができる。最初に設定されたモデル画像の画素幅が狭くても、効率よくパターンマッチングすることができる。
また、他の構成として、モデル画像変更手段により変更されたモデル画像を撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマスター候補画像として抽出するマスター候補画像抽出手段を備える構成とした。
本構成によれば、大きさが変更されたモデル画像によって、再度、撮像画像をパターンマッチングすることにより、撮像画像に対して広い範囲でパターンマッチングすることができるので、撮像画像の領域に対して効率よくパターンマッチングすることができるとともに、精度良くマスター候補画像を取得することができる。
また、他の構成として、マスター候補画像を加算して記憶するマスター候補画像記憶手段と、マスター候補画像の加算により重複する領域の加算回数を記憶する加算回数記憶手段とをさらに備え、マスター候補画像の重複する領域を加算回数で除してマスター候補画像を平均化するように構成した。
本構成によれば、マスター候補画像を加算して記憶することにより、撮像画像全体がパターンマッチングされたかどうかを確認することができ、加算して記憶されたマスター候補画像を加算回数で除することによりマスター候補画像を平均化することによりマスター画像を構成することができる。よって、検査対象たるタイヤのマスター画像を予め作成する必要を無くすことができる。

本発明に係るタイヤの外観検査装置の概略構成図。 本発明に係る撮像画像の画像処理を示す図。 本発明に係るパターンマッチングにおける画素幅増加数に対するマッチング率の変化を示すグラフ。 本発明に係る撮像画像の画像処理を示す図。 本発明に係る画像処理装置による画像処理のフローチャート。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組合せのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

以下、タイヤの外観検査をするときに被検体となるタイヤのマスター画像を生成するマスター画像生成装置について説明する。
図１は、本発明に係るマスター画像生成装置を含む一例としてのタイヤの外観検査装置１の概略構成図を示す。
タイヤの外観検査装置１は、タイヤＴを回転させるタイヤ回転装置２と、タイヤ回転装置２により回転されるタイヤＴの表面の外観を撮像する撮像装置３と、撮像装置３により撮像された撮像画像Ｐを画像処理してタイヤＴの良否を判定する画像処理装置１００とにより構成される。
タイヤ回転装置２は、成型後のタイヤＴの内径部を縦向きに保持し、図外のモータによりタイヤＴを周方向に回転させ、後述の画像処理装置１００の出力する回転信号に基づき回転の開始及び停止が制御される。
撮像装置３は、例えば、タイヤＴのトレッド面Ｔｓの上側に配置され、トレッド面Ｔｓにスリット光を照射する照射手段５ａ〜５ｃと、スリット光の照射部４を撮像する撮像手段６ａ〜６ｃとにより構成される。
照射手段５ａ〜５ｃは、トレッド面Ｔｓの幅方向に配置され、スリット状の赤色レーザ光をトレッド面Ｔｓの表面に照射する。各照射手段５ａ〜５ｃの照射するスリット光は、スリット光の幅がタイヤ幅方向に一直線に延長するようにトレッド面Ｔｓに照射する。
撮像手段６ａ〜６ｃは、ＣＣＤエリアカメラ（以下カメラ）により構成され、トレッド面Ｔｓの照射部４で反射する反射光を受光し、トレッド面Ｔｓの凹凸形状（トレッドパターン）に基づく高さ情報と、例えば２５６階調（グレースケール）の色調情報とを帯状の画像として取得し、画像処理装置１００に出力する。具体的には、帯状の画像を構成する各画素にトレッド面Ｔｓの凹凸の高さと色調を示す輝度とが記録される。撮像装置３は、いわゆる光切断法の手法によりトレッド面Ｔｓの画像を取得する。
トレッド面Ｔｓの画像は、トレッド面Ｔｓを周方向に沿う矩形の帯状の画像に取得され、後述の画像処理装置１００の画像入力部２０において一枚の撮像画像Ｐとして合成される。
なお、照射手段５ａ〜５ｃは、赤色のレーザー光に限らず、白色のレーザー光、その他単色のレーザー光であっても良いが、タイヤＴは、基本色が黒色であるので赤色レーザーであることが好ましい。また、タイヤＴの表面の色調情報を詳細に取得する場合には、白色レーザー光を用い、さらにＣＣＤエリアカメラをカラーＣＣＤカメラにより構成すれば良い。また、カメラは、ＣＣＤカメラに限らずＣＭＯＳカメラを用いても良い。

以下、撮像画像Ｐを画像処理してトレッド面Ｔｓの欠陥を検出するための画像処理装置１００について説明する。
画像処理装置１００は、撮像手段６ａ〜６ｃにより撮像された帯状の画像が一つの画像に合成して入力される画像入力部２０と、被検体であるタイヤの撮像画像Ｐからタイヤ表面の欠陥を検出するためのマスター画像を生成するためのマスター画像生成装置１０１と、マスター画像Ｓと撮像画像Ｐとを比較し、撮像されたタイヤ表面の欠陥の有無を検査する検査装置１０２とを備える。画像処理装置１００は、演算手段としてのＣＰＵ，記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及び通信手段としてのインターフェイス等を含むいわゆるコンピュータであって、ＲＯＭ内に格納されたプログラムに基づいて動作する。

画像入力部２０は、複数の撮像手段６ａ〜６ｃにより撮像された帯状の画像を一つの画像に合成して、撮像画像Ｐを出力する。撮像画像Ｐは、タイヤの周方向に例えば１００００画素の長さで取得される。

マスター画像生成装置１０１は、撮像画像Ｐの中からモデル画像Ｍを設定するモデル画像設定手段２１と、撮像画像Ｐとモデル画像Ｍとをパターンマッチングするマッチング画像抽出手段２２と、マッチング画像Ｑの画素幅とモデル画像Ｍの画素幅とを漸増し、パターンマッチングをすることによりモデル画像Ｍとマッチング画像Ｑとのマッチング率の変化を探索するマッチング率探索手段２３と、マッチング率探索手段でマッチング率が所定の閾値以下に変化したときの画素幅のモデル画像Ｍの大きさに変更するモデル画像変更手段２４と、大きさの変更されたモデル画像Ｍと撮像画像Ｐとによりパターンマッチングを行いマスター候補画像Ｒを抽出するマスター候補画像抽出手段２５と、抽出されたマスター候補画像Ｒを加算して記憶するマスター候補画像記憶手段２６と、マスター候補画像Ｒの加算により重複する領域の加算回数Ｋを記憶する加算回数記憶手段２７と、撮像画像Ｐの新たな位置からモデル画像Ｍを切り出し、抽出してモデル画像Ｍを更新するモデル画像更新手段２８と、マスター候補画像記憶手段２６のマスター候補画像Ｒを加算回数Ｋで除して平均化し、マスター画像Ｓを生成するマスター候補画像平均化手段２９とを備える。

モデル画像設定手段２１は、図２（ａ）に示すような、撮像画像Ｐから所定の切り出し幅Ａでモデル画像Ｍを設定する。切り出し幅Ａは、例えば、タイヤの外周面に形成されたトレッドパターンのピッチバリエーションのうち最も幅の狭い間隔となるようにモデル画像Ｍとして設定される。具体的には、モデル画像設定手段２１は、撮像画像Ｐからトレッドの幅方向端部側に形成される横方向溝（横溝Ｅ）の間隔を測定することにより被検査対象となったタイヤのピッチバリエーションを検出し、ピッチバリエーションのうち最も幅の狭い間隔を切り出し幅Ａとして選択する。なお、ピッチバリエーションとは、タイヤの幅方向に延長する横溝の周方向の間隔を変化させたものであって、ピッチバリエーションのうち、横溝Ｅと横溝Ｅとの間隔が最も狭いピッチの画素数をモデル画像Ｍの切り出し幅Ａとして設定する。
なお、切り出し幅Ａは、ピッチバリエーションのうち最も幅の狭い間隔よりも狭い幅に設定されても良い。
モデル画像Ｍの切り出し位置Ｂは、同図における左端側が最初に設定され、左端から切り出し幅Ａの大きさでモデル画像Ｍが設定される。

マッチング画像抽出手段２２は、モデル画像設定手段２１で設定されたモデル画像Ｍを撮像画像Ｐに対して周方向全領域に亘りパターンマッチングしてマッチング率が高い領域をマッチング画像Ｑとして撮像画像Ｐから抽出する。パターンマッチングは、撮像画像Ｐの高さ情報及び色調情報、又はそのいずれか一方に基づいて行われる。パターンマッチングのマッチング率は、例えば６０％以上の場合にマッチングありとしてマッチング画像Ｑを撮像画像Ｐから抽出する。また、パターンマッチングは、撮像画像Ｐに対して周方向に例えば１画素ずつ移動させて行われる。なお、マッチング率は、６０％以上に限らず適宜設定すれば良い。
例えば、図２（ａ）に示すように、モデル画像Ｍを撮像画像Ｐから切り出し、撮像画像Ｐに対してパターンマッチングすることで、マッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３のように抽出される。

マッチング率探索手段２３は、図２（ｂ）に示すように、撮像画像Ｐから切り出されたモデル画像Ｍの位置と、マッチング画像抽出手段２２で抽出されたマッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の位置において、同一方向、かつ、同一の画素数でモデル画像Ｍとマッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３との画素幅を漸増させたときに、拡張されたモデル画像Ｍに対して拡張されたマッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３がどの範囲までマッチングしているかを探索する。
具体的には、モデル画像Ｍを周方向に１画素増加させた画像と、マッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３をモデル画像Ｍの画素幅の増加方向と同一方向に１画素増加させた画像とでパターンマッチングを行い、マッチング率が閾値よりも大きければ、モデル画像Ｍの画素幅とマッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の画素幅とをさらに１画素増加させてパターンマッチングを行うことを繰り返し行い、マッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３のうちいずれかのマッチング画像Ｑのマッチング率が例えば、８０％以下となるまで探索を実行する。
マッチング率探索手段２３によってモデル画像Ｍとマッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３とを漸増しつつパターンマッチングを繰り返すことにより、図３に示すような、画素幅の増加数とパターンマッチングにおけるマッチング率の変化が得られる。タイヤのトレッドパターンは、周期的、又は、非周期的なピッチバリエーションの中で、同一ピッチのパターンが複数回現れるように設計されていることがほとんどであるため、本実施形態のようにモデル画像Ｍをピッチバリエーションのうち、最小ピッチの間隔でパターンマッチングを開始することにより、モデル画像Ｍの画素幅と抽出されたマッチング画像Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の画素幅とを周方向に漸増させてパターンマッチングを行っても、ある画素幅まではマッチング率に変化が現れることがない。よって、マッチング率に変化が生じるまでの画素幅を探索することにより撮像画像Ｐに対して効率良くパターンマッチングを行い、モデル画像Ｍとマッチングする領域を抽出することができる。

モデル画像変更手段２４は、図４（ａ）に示すように、マッチング画像Ｑが閾値以下となるときの直前の画素幅のモデル画像Ｍをモデル画像Ｍ′として設定する。

マスター候補画像抽出手段２５は、図４（ｂ）に示すように、モデル画像変更手段２４により変更されたモデル画像Ｍ′を撮像画像Ｐに対してパターンマッチングを行い、マッチング率が高い領域をマスター候補画像Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３として抽出する。具体的には、撮像画像Ｐに対するモデル画像Ｍ′のマッチング率が例えば９０％以上の領域をマスター候補画像Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３として抽出する。

マスター候補画像記憶手段２６は、マスター候補画像抽出手段２５によって抽出されたマスター候補画像Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３が撮像画像Ｐから切り出された位置情報とともにマスター候補画像Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３を記憶する。なお、位置情報は、図２（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）〜（ｇ）の左端に位置する画素を１として右方向に画素数により設定される画素座標によって記憶し、マスター候補画像Ｒの各座標位置に対応する高さ情報を記憶する。また、マスター候補画像記憶手段２６が記憶するマスター候補画像Ｒの画素座標と撮像画像Ｐの画素座標とは１対１に対応する。

加算回数記憶手段２７は、図４（ｃ），（ｆ）に示すように、マスター候補画像Ｒに重なりが生じた位置の加算回数Ｋを記憶する。具体的には、加算回数記憶手段２７は、画素位置において最初にマスター候補画像Ｒが抽出された位置を１として加算回数をカウントし、マスター候補画像Ｒに重なりが生じた位置の加算回数Ｋを画素位置毎に記憶する。

モデル画像更新手段２８は、図４（ｄ）に示すように、モデル画像設定手段２１により最初に設定されたモデル画像Ｍによってマスター候補画像Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３が決定した後に、最初に設定されたモデル画像Ｍとは異なる領域を撮像画像Ｐからモデル画像Ｍとして切り出し、新たなモデル画像Ｍとして更新する。具体的には、最初に設定されたモデル画像Ｍが撮像画像Ｐから切り出された位置に隣接する位置からモデル画像設定手段２１で設定された切り出し幅Ａでモデル画像Ｍを切り出し、新たなモデル画像Ｍとして設定する。モデル画像更新手段２８によるモデル画像Ｍの更新は、撮像画像Ｐの全ての領域がモデル画像Ｍとして採用されるまで行われる。

マスター画像平均化手段２９は、図４（ｇ）に示すように、モデル画像更新手段２８によるモデル画像Ｍの更新が撮像画像Ｐの全域に対して行われた後に、加算回数記憶手段２７が周方向の画素列毎に記憶する加算回数でマスター候補画像記憶手段２６に記憶された画像を周方向の画素列毎に除することによりマスター候補画像Ｒを平均化してマスター画像Ｓとして出力する。つまり、マスター候補画像記憶手段２６に記憶される画像の高さ情報を周方向の画素列毎に記憶される加算回数Ｋで除することにより、マスター候補画像Ｒがマスター画像Ｓとして出力される。

図５は、マスター画像生成装置１０１によるタイヤのマスター画像Ｓの生成方法のフローチャートを示す。以下、マスター画像Ｓの生成方法について説明する。
まず、モデル画像設定手段２１によりタイヤのトレッド表面の画像として取得された撮像画像Ｐからトレッドのピッチバリエーションのうち最も幅の狭いピッチ部分を検出して、モデル画像Ｍの切り出し幅Ａを設定し、撮像画像Ｐの左端から切り出し幅Ａ分の画像をモデル画像Ｍとして設定する（Ｓ１０１）。
次に、マッチング画像抽出手段２２によりＳ１０１で設定されたモデル画像Ｍを撮像画像Ｐに対して周方向にパターンマッチングを行う（Ｓ１０２）。
そして、Ｓ１０２においてマッチング率が例えば、６０％以上のときはＳ１０４にマッチング画像Ｑを出力し、マッチング率が６０％未満のときはＳ１０２に戻りパターンマッチングを継続する（Ｓ１０３）。
次に、マッチング率探索手段２３によりＳ１０３においてマッチング率が６０％以上のときのマッチング画像Ｑとモデル画像Ｍとの画素幅を漸増させる（Ｓ１０４）。詳細には、モデル画像Ｍとマッチング画像Ｑとの画素幅を１画素増加させる。
そして、Ｓ１０４において画素幅が増加したモデル画像Ｍとマッチング画像Ｑとのパターンマッチングを行う（Ｓ１０５）。
また、Ｓ１０５においてマッチング率が例えば８０％よりも大きいときはＳ１０４に戻り、マッチング率が８０％以下のときは、モデル画像変更手段２４によりマッチング率が８０％以下となる一つ前の画素幅が増加したモデル画像Ｍ′を出力する（Ｓ１０６）。
次に、マスター候補画像抽出手段２５によりＳ１０６において画素幅が増加したモデル画像Ｍ′を撮像画像Ｐに対して周方向に再びパターンマッチングを行う（Ｓ１０７）。
そして、Ｓ１０７においてマッチング率が例えば、９０％以上のときはＳ１０９にマッチングした画像をマスター候補画像Ｒとして出力し、マッチング率が９０％未満のときはＳ１０７に戻りパターンマッチングを継続する（Ｓ１０８）。
次に、Ｓ１０８から出力されたマスター候補画像Ｒと、撮像画像Ｐにおけるマスター候補画像Ｒの位置とをマスター候補画像記憶手段２６に記憶し、Ｓ１０８から出力されるマスター候補画像Ｒと、記憶されたマスター候補画像Ｒとの位置に重なりが生じたときは、先に記憶したマスター候補画像Ｒの高さ情報に対して、次に出力されたマスター候補画像Ｒの高さ情報を加算して記憶し、画像が加算して記憶された画素位置の加算回数Ｋも合わせて加算回数記憶手段２７により記憶してＳ１１０に進む（Ｓ１０９）（図４（ｅ），（ｆ）参照）。
次に、モデル画像更新手段２８によりＳ１０３においてパターンマッチングしたモデル画像Ｍが撮像画像Ｐの端部位置Ｃを含むかどうかを判定する（Ｓ１１０）。
次に、Ｓ１１０においてモデル画像Ｍが撮像画像Ｐの端部位置Ｃを含まないときは、Ｓ１０３においてパターンマッチングしたモデル画像Ｍと隣接する領域をＳ１０２で設定された画素幅で切り出して新しいモデル画像Ｍとして更新してＳ１０２に戻り（Ｓ１１１）、端部位置Ｃを含むときは、記憶したマスター候補画像Ｒを出力する（Ｓ１１２）。
次に、Ｓ１１２では、マスター候補画像平均化手段２９によりマスター候補画像Ｒを加算回数Ｋによって除して、マスター候補画像Ｒを平均化することにより得られた画像をマスター画像Ｓとして後段の検査装置１０２に出力して終了する。

検査装置１０２では、マスター画像生成装置１０１から出力されたマスター画像Ｓと、撮像画像Ｐとをパターンマッチングして比較することによりマッチング率を調べ、マッチング率が所定値以上のときはキズなしと判定し、マッチング率が所定値以下のときはキズありとして判定し、タイヤ表面における欠陥としてのキズの有無が検出され、検出された結果がモニタ９に表示される。

以上説明したように、本発明によれば、被検体となるタイヤ表面の撮像画像Ｐから所定の大きさのモデル画像Ｍを設定し、撮像画像Ｐのすべての領域がモデル画像Ｍとなるようにモデル画像Ｍを抽出し、モデル画像Ｍを抽出した撮像画像Ｐに対してパターンマッチングすることにより、撮像画像Ｐから被検査対象のタイヤのマスター画像Ｓを生成することができる。詳細には、被検査対象のトレッド表面を撮像した撮像画像Ｐからトレッド表面に形成されるトレッドパターンのピッチバリエーションの中から最も狭いピッチ幅を検出し、当該ピッチ幅によってモデル画像Ｍを撮像画像Ｐから抽出し、撮像画像Ｐに対してパターンマッチングすることにより、モデル画像Ｍと近似した領域をマッチング画像Ｑとして撮像画像Ｐから検出することができる。
さらに、モデル画像Ｍの画素幅とマッチング画像Ｑの画素幅とを漸増させてパターンマッチングを繰り返し、モデル画像Ｍとマッチング画像Ｑとの画素幅を変化させたときのマッチング率の変化を探索することにより、モデル画像Ｍとマッチング画像Ｑとがどの画素幅まで一致しているかを知ることができ、マッチング率が閾値以下になる直前のモデル画像Ｍの画素幅で、撮像画像Ｐを再びパターンマッチングすることにより、高精度かつ効率良くマスター候補画像Ｒを抽出することができる。
また、撮像画像Ｐのすべての領域がモデル画像Ｍとして撮像画像Ｐに対してパターンマッチングして抽出されたマスター候補画像Ｒを加算して記憶し、平均化することにより、被検査対象のタイヤ表面のキズが撮像画像Ｐに撮像されていても、平均化によってキズが滑らかになる。よって、マスター候補画像Ｒを平均化して生成されたマスター画像Ｓは、被検査対象となるタイヤの設計時の図面と遜色ない精度で構成される。
即ち、タイヤの外観検査において被検査対象となるタイヤ毎にマスター画像Ｓを作成することができるので、被検査対象となるタイヤのすべてのマスター画像を画像処理手段に記憶させる必要がなくなり、かつ、マスター画像Ｓを人手によって作成する手間が省かれ、タイヤの外観検査を省力化することができる。

なお、モデル画像設定手段２１においてモデル画像Ｍの切り出し位置Ｂを図２（ａ）の撮像画像Ｐの左端側から開始するとして説明したが、撮像画像Ｐにおける周方向の任意の位置から開始しても良い。この場合、モデル画像更新手段２８によって、モデル画像Ｍの更新を終了するときの終了判定は、モデル画像設定手段２１によって切り出されたモデル画像Ｍの切り出し位置Ｂを含むときに終了するように設定すれば良い。
また、マッチング画像抽出手段２２，マッチング率探索手段２３，マスター候補画像抽出手段２５によるパターンマッチングにおけるマッチング率の閾値の設定値は上記に限らず、適宜設定すれば良い。

なお、上記実施形態において、タイヤの外周面であるトレッド面を検査するとして説明したが、タイヤ内周面のように検査する検査表面が周期的なパターンにより構成されているものであればタイヤ内周面のマスター画像を生成することができる。また、タイヤのマスター画像生成装置１０１として説明したが、タイヤ以外のものであって、周期的なパターンが延長する物品に対しても検査に用いるマスター画像を生成することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。

１ タイヤ外観検査装置、２ タイヤ回転装置、３ 撮像装置、４ 照射部、
５ａ〜５ｃ 照射手段、６ａ〜６ｃ 撮像手段、９ モニタ、２０ 画像入力部、
２１ モデル画像設定手段、２２ マッチング画像抽出手段、
２３ マッチング率探索手段、２４ モデル画像変更手段、
２５ マスター候補画像抽出手段、２６ マスター候補画像記憶手段、
２７ 加算回数記憶手段、２８ モデル画像更新手段、
２９ マスター候補画像平均化手段、１００ 画像処理装置、
１０１ マスター画像生成装置、１０２ 検査装置、Ｋ 加算回数、
Ｍ；Ｍ′ モデル画像、Ｐ 撮像画像、Ｑ マッチング画像、Ｒ マスター候補画像、
Ｓ マスター画像、Ｔ タイヤ、Ｔｓ トレッド面。

Claims (6)

1. タイヤ表面を撮像した撮像画像の中からモデル画像を設定するモデル画像設定ステップと、
   前記モデル画像を前記撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマッチング画像として抽出するマッチング画像抽出ステップと、
   前記モデル画像の画素幅と、前記マッチング画像の画素幅とを同一方向、かつ、同一幅で漸増させて、当該モデル画像と当該マッチング画像とをパターンマッチングし、モデル画像とマッチング画像とのマッチング率の変化を探索するマッチング率探索ステップと、
   前記マッチング率探索ステップでマッチング率が所定の閾値以下に変化したときのモデル画像の画素幅にモデル画像の大きさを変更するモデル画像変更ステップとを含むことを特徴とするタイヤのマスター画像生成方法。
2. 前記モデル画像変更ステップにより変更されたモデル画像を前記撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマスター候補画像として抽出するマスター候補画像抽出ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤのマスター画像生成方法。
3. 前記マスター候補画像を加算して記憶するマスター候補画像記憶ステップと、
   前記マスター候補画像の加算により重複する領域の加算回数を記憶する加算回数記憶ステップとをさらに含み、前記マスター候補画像の重複する領域を前記加算回数で除してマスター候補画像を平均化することを特徴とする請求項２に記載のタイヤのマスター画像生成方法。
4. タイヤ表面を撮像した撮像画像の中からモデル画像を設定するモデル画像設定手段と、
   前記モデル画像を前記撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマッチング画像として抽出するマッチング画像抽出手段と、
   前記モデル画像の画素幅と、前記マッチング画像の画素幅とを同一方向、かつ、同一幅で漸増させて、当該モデル画像と当該マッチング画像とをパターンマッチングし、モデル画像とマッチング画像とのマッチング率の変化を探索するマッチング率探索手段と、
   前記マッチング率探索手段でマッチング率が所定の閾値以下に変化したときのモデル画像の画素幅にモデル画像の大きさを変更するモデル画像変更手段とを備えることを特徴とするタイヤのマスター画像生成装置。
5. 前記モデル画像変更手段により変更されたモデル画像を前記撮像画像に対してパターンマッチングし、所定のマッチング率以上の領域をマスター候補画像として抽出するマスター候補画像抽出手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のタイヤのマスター画像生成装置。
6. 前記マスター候補画像を加算して記憶するマスター候補画像記憶手段と、
   前記マスター候補画像の加算により重複する領域の加算回数を記憶する加算回数記憶手段とをさらに備え、前記マスター候補画像の重複する領域を前記加算回数で除してマスター候補画像を平均化することを特徴とする請求項５に記載のタイヤのマスター画像生成装置。