JP7119476B2 - タイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法に関する。

タイヤの接地部分の形状を解析する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている技術は、ガラス板に梨地シートを配置し、梨地シートの梨地面にタイヤを押圧して接地させ、ガラス板から光を照射して、梨地面の接地部分からの反射率が、非接地部分からの反射率より小さいことを利用して、接地画像を得るものである。

特開２００３－１４４２８号公報

特許文献１に記載の技術は、梨地シートを利用する。このため、タイヤが転動する状態での動的接地特性を得る場合、回動するタイヤがシートに接触するとシートがガラス板から剥がれてしまう。したがって、特許文献１に記載の技術は、タイヤ動的接地特性を得るうえで改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの動的接地特性を精度良く解析することのできるタイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるタイヤ接地形状解析装置は、解析対象である空気入りタイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する接地面画像取得部と、前記接地面画像取得部により取得された前記撮影画像の解析結果を補正するための画像である補助画像を取得する補助画像取得部と、前記補助画像に基づいて前記撮影画像を補正して、前記タイヤの接地域を示す接地域画像を作成する接地特性解析部とを含み、前記接地面画像取得部によって画像を取得する際の照明条件と、前記補助画像取得部によって画像を取得する際の照明条件とが異なる。

前記タイヤの接地面を撮影するカメラをさらに含み、前記カメラは、前記タイヤの前記接地面の中心点の法線方向から前記タイヤの接地面を撮影することが好ましい。

前記接地面画像取得部および前記補助画像取得部は、光を透過する板の第１主面と前記タイヤとの接触部分を前記板の第２主面側から撮影して画像を取得することが好ましい。

前記接地面画像取得部によって画像を取得する際は、前記第１主面側から前記タイヤに光を照射して前記接触部分を撮影し、前記補助画像取得部によって画像を取得する際は、前記第２主面側から前記板を介して前記タイヤに光を照射して前記接触部分を撮影することが好ましい。

前記接地面画像取得部は、前記第１主面側に前記接触部分を包囲するように配置された照明によって前記タイヤに光を照射して画像を取得し、前記補助画像取得部は、前記タイヤの回転軸に対して垂直な方向から前記タイヤに向けて光を照射して第１補助画像を取得し、前記タイヤの回転軸の方向から前記タイヤに向けて光を照射して第２補助画像を取得することが好ましい。

前記接地特性解析部は、前記撮影画像から前記タイヤの接地域を示す接地域画像を抽出する接地域抽出部と、前記第１補助画像および前記第２補助画像から前記タイヤの溝部分を示す溝画像を作成する溝画像作成部と、前記溝画像に基づいて前記接地域画像を補正する補正部とを含むことが好ましい。

前記接地域抽出部は、前記撮影画像において、所定輝度より低い輝度の部分に基づいて前記接地域画像を抽出し、前記溝画像作成部は、前記第１補助画像において、所定輝度を基準として輝度の低い低輝度部分と輝度の高い高輝度部分とをそれぞれ抽出して重ね合せた第１画像を作成し、前記第２補助画像において、所定輝度を基準として輝度の低い低輝度部分と輝度の高い高輝度部分とをそれぞれ抽出して重ね合せた第２画像を作成し、前記第１画像と前記第２画像とを重ね合せた前記溝画像を作成し、前記補正部は、前記接地域画像から前記溝画像の部分を差し引いて、補正済接地域画像を作成することが好ましい。

前記第１補助画像において所定輝度を基準として輝度の高い高輝度部分と、前記第２補助画像において所定輝度を基準として輝度の高い高輝度部分とに基づいて、前記タイヤの表面の刻印に対応する部分である刻印画像を作成する刻印画像作成部をさらに含み、前記接地域抽出部は、前記刻印画像に基づいて前記接地域画像を抽出し、前記溝画像作成部は、前記刻印画像に基づいて前記溝画像を作成することが好ましい。

前記第１主面と前記タイヤとが接触した状態において、前記板を移動させる駆動部をさらに含み、前記撮影画像および前記補助画像は、前記板と前記タイヤとが特定の位置関係になったときに撮影された画像であることが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるタイヤ接地形状解析方法は、解析対象である空気入りタイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得するステップと、取得された前記撮影画像の解析結果を補正するための画像である補助画像を取得するステップと、前記補助画像に基づいて前記撮影画像を補正して、前記タイヤの接地域を示す接地域画像を取得するステップとを含み、前記撮影画像を取得するステップにおいて画像を取得する際の照明条件と、前記補助画像を取得するステップにおいて画像を取得する際の照明条件とが異なる。

本発明にかかるタイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法は、タイヤ動的接地特性を精度良く解析することができる。

図１は、実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置を模式的に示す構成図である。 図２は、図１に示すタイヤ接地形状解析装置の機能を示すブロック図である。 図３は、透明板の移動とトリガー装置の動作とを説明する図である。 図４は、透明板の移動とトリガー装置の動作とを説明する図である。 図５は、タイヤ接地形状解析装置の動作を示すフロー図である。 図６は、接地面画像取得部によって接地面画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の例を示す図である。 図７は、接地面画像取得部によって接地面画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の例を示す図である。 図８は、接地面画像取得部によって接地面画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の例を示す図である。 図９は、接地面画像の例を示す図である。 図１０は、補助画像取得部によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の一例を示す図である。 図１１は、補助画像取得部によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の一例を示す図である。 図１２は、補助画像取得部によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の一例を示す図である。 図１３は、補助画像の例を示す図である。 図１４は、図１３の部分を拡大して示す図である。 図１５は、補助画像取得部によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の他の例を示す図である。 図１６は、補助画像取得部によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の他の例を示す図である。 図１７は、補助画像取得部によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の他の例を示す図である。 図１８は、補助画像の例を示す図である。 図１９は、図１８の部分を拡大して示す図である。 図２０は、接地特性解析部による処理の例を示すフロー図である。 図２１は、接地特性解析部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２２は、接地特性解析部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２３は、接地特性解析部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２４は、接地特性解析部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２５は、接地特性解析部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２６は、接地面画像の例を示す図である。 図２７は、基準画像の例を示す図である。 図２８は、対比画像の例を示す図である。 図２９は、図２６に示す画像に局所的二値化処理を行った結果の例を示す図である。 図３０は、図２１の画像から低輝度部分を抽出した画像の例を示す図である。 図３１は、ＧＣＡの例を示す図である。 図３２は、膨張処理の説明図である。 図３３は、収縮処理の説明図である。 図３４は、接地域抽出部によって抽出される接地域画像の例を示す図である。 図３５は、図２２に示す第１補助画像の低輝度部分の画像の例を示す図である。 図３６は、図２２に示す第１補助画像の高輝度部分の画像の例を示す図である。 図３７は、溝画像作成部が作成する、第１画像の例を示す図である。 図３８は、図２３に示す第２補助画像の低輝度部分の画像の例を示す図である。 図３９は、図２３に示す第２補助画像の高輝度部分の画像の例を示す図である。 図４０は、溝画像作成部が作成する、第２画像の例を示す図である。 図４１は、溝画像作成部によって作成される溝画像の例を示す図である。 図４２は、補正済の接地域画像の例を示す図である。 図４３は、刻印抽出部による処理の例を示すフロー図である。 図４４は、刻印抽出部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図４５は、修正された接地域画像の例を示す図である。 図４６は、刻印抽出部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図４７は、刻印抽出部による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図４８は、タイヤ接地形状解析装置によって実現されるタイヤ接地形状解析方法を示すフロー図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態の説明において、他の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。各実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。なお、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示すタイヤ接地形状解析装置１の機能を示すブロック図である。これらの図において、図１は、タイヤ接地形状解析装置１の全体構成を模式的に示し、図２は、タイヤ接地形状解析装置１の主たる機能を示している。

本実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１は、空気入りタイヤ６０の接地面６１の画像を取得することにより、接地面６１の解析を行うシステムに適用される。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ試験機２と、撮影装置１０と、タイヤ接地面解析装置２０とを備える。

タイヤ試験機２は、解析対象である空気入りタイヤ６０（以下、タイヤ６０と呼ぶ）に試験条件を付与する装置である。図１の構成では、タイヤ試験機２は、支持装置３と、駆動装置５と、透明板１１とを有する。支持装置３は、タイヤ６０を回転可能に支持する装置であり、タイヤ６０を装着するリム４を有する。駆動装置５はタイヤ６０および透明板１１に駆動力を付与する装置である。駆動装置５は、タイヤ６０および透明板１１を駆動するモータ６と、モータ６を制御するモータ制御装置７とから構成される。なお、駆動装置５は、図示せぬギヤなどを含み、透明板１１を水平に駆動する。

このタイヤ試験機２では、支持装置３がリム４に装着されたタイヤ６０を支持し、タイヤ６０が透明板１１の一主面である上面１１Ｕに押圧されてタイヤ６０に荷重を付与する。透明板１１は、フラットな路面を再現する。透明板１１に押圧されたタイヤ６０は、フラットな路面を走行している状態と同様に接地面６１が変形する。透明板１１を水平に駆動することにより、車両走行時におけるタイヤ６０の転動状態が、透明板１１の表面を路面として再現され、動的接地特性を解析できる。また、支持装置３が、リム４を変位させてタイヤ６０と透明板１１との位置関係を調整することにより、タイヤ６０にスリップ角又はアングル角を付与する。また、駆動装置５は、モータ制御装置７によりモータ６を駆動してリム４を所定角度回転させることができる。また、支持装置３及び駆動装置５が、荷重、回転速度、スリップ角、アングル角などを調整することにより、試験条件を変更できる。

透明板１１は、光を透過する性質を有する光透過板である。透明板１１は光を１００％透過しなくてもよく、透明板１１を介してタイヤ６０の表面を撮影することができる光透過率を有していればよい。透明板１１は、例えば、アクリル樹脂製の平面板又はガラス製の平面板である。タイヤ６０と平面板との接触状態を撮影して画像解析するので、タイヤ６０の、より現実に近い接地状態を解析できる。

撮影装置１０は、タイヤ６０を撮影する撮影部であるカメラ１５と、光源である照明用ランプ１６と、トリガー装置１７とを有する。カメラ１５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラにより構成される。カメラ１５は、撮影装置１０内に固定されている。カメラ１５は、透明板１１を介してタイヤ６０を撮影することにより、透明板１１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１を撮影する。詳しくは、カメラ１５は、透明板１１の他主面である下面１１Ｄ側に、光軸が下面１１Ｄ側に対して直交する向きで配設され、下面１１Ｄ側から、透明板１１を介してタイヤ６０を撮影する。これにより、カメラ１５は、少なくとも接地面６１を含んでタイヤ６０を撮影し、接地面６１を含んだタイヤ６０のデジタル画像データを生成する。

照明用ランプ１６は、カメラ１５の撮影範囲を照らすランプであり、例えば、ハロゲンランプにより構成される。この照明用ランプ１６は、後述するように複数設けられているランプ１６１～１７０の総称である。照明用ランプ１６は、透明板１１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１に、光を照射する。照明用ランプ１６は、光を、透明板１１の下面１１Ｄ側から透明板１１を介して、または透明板１１の上面１１Ｕ側とタイヤ６０との間から照射する。複数の照明用ランプ１６は、透明板１１が移動する位置以外の位置に、それぞれ配置されている。なお、撮影装置１０の移動に伴い、撮影装置１０内のカメラ１５と照明用ランプ１６とが一緒に移動する。

なお、これらの照明用ランプ１６は、タイヤ試験機２での試験の条件に応じて数を異ならせてもよい。例えば、透明板１１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が小さい場合は、接地領域が狭くなるため、接地面６１と非接地面との輝度差が明確になる。このため、この場合は、照明用ランプ１６は、比較的数が少なくてもよく、透明板１１の移動方向に対して斜め方向になる２箇所に配置する程度でもよい。これに対し、透明板１１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が大きい場合は、接地領域が広くなるため、接地面６１に対してより多くの方向から光を照射する必要がある。このため、この場合は、照明用ランプ１６は接地面６１を囲んだ４箇所以上に配置する。また、これらの照明用ランプ１６は、常時点灯タイプであってもよく、フラッシュ点灯タイプであってもよい。

トリガー装置１７は、カメラ１５による撮影のタイミングを示すトリガー信号を出力する装置である。トリガー装置１７は、半導体レーザを出力し、その反射光を検出した時にトリガー信号を出力する。本例では、透明板１１の側面に再帰性反射シート１８が貼付されており、トリガー装置１７が出力した半導体レーザが再帰性反射シート１８によって反射され、トリガー装置１７の検出部１７１がその反射光を検出した時にトリガー信号を出力する。再帰性反射シート１８の貼付位置とカメラ１５の位置との関係が固定されていれば、撮影を複数回行った場合でもタイヤ６０の同じ位置の接地面６１を撮影することができる。

タイヤ接地面解析装置２０は、例えば、所定の解析プログラムをインストールしたＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、撮影装置１０から入力されるタイヤ６０の画像を処理してタイヤ６０の接地面６１を解析する処理を行う。タイヤ６０の接地面６１を解析する処理は、撮影したタイヤ６０の画像に基づき、接地面６１を算出する処理を含む。タイヤ接地面解析装置２０は、接地面６１の解析等の演算処理やデータの保存等を行う処理装置３０と、オペレータがタイヤ接地面解析装置２０への入力操作を行う入力部２１と、解析結果や各種情報を表示する表示部２２と、を有している。入力部２１には、キーボードや、マウス等のポインティングデバイスが用いられており、表示部２２には、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置が用いられている。入力部２１と表示部２２とは、処理装置３０に電気的に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、オペレータが表示部２２を視認しながら入力部２１で入力操作をすることが可能になっている。また、カメラ１５は、タイヤ接地面解析装置２０の処理装置３０に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、カメラ１５で撮影した画像を取得することが可能になっている。

タイヤ接地面解析装置２０が有する処理装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部３１や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部５０を備えて構成されている。このように構成される処理部３１と記憶部５０とは、同一筐体内に設けられていてもよく、異なる筐体内に設けられていてもよく、或いは、複数の記憶部５０が双方の形態で設けられていてもよい。

処理装置３０が有する処理部３１は、接地面画像取得部３２と、補助画像取得部３３と、接地特性解析部３４と、刻印抽出部４０と、を機能的に有している。このうち、接地面画像取得部３２は、解析対象であるタイヤ６０の接地面６１を撮影した撮影画像を取得する。また、補助画像取得部３３は、接地面画像取得部３２により取得された撮影画像の解析結果を補正するための画像である補助画像を取得する。接地特性解析部３４は、補助画像に基づいて撮影画像を補正して、タイヤ６０の接地域を示す接地域画像を作成する。

接地特性解析部３４は、接地域抽出部３４１と、溝画像作成部３４２と、補正部３４３とを含んでいる。接地域抽出部３４１は、撮影画像からタイヤ６０の接地域を示す接地域画像を抽出する。撮影画像はカメラ１５によって撮影された、タイヤ６０の接地面６１のデジタル画像である。

溝画像作成部３４２は、第１補助画像および第２補助画像からタイヤ６０の溝の部分を示す溝画像を作成する。ここで、タイヤ６０の溝とは、タイヤ６０のトレッド面に設けられた、主溝、サブ溝、および、それらの溝の開口部に設けられた面取りの総称である。溝画像作成部３４２は、第１補助画像および第２補助画像において、ある輝度を基準として、低輝度の部分を主溝およびサブ溝として抽出し、高輝度の部分を面取りとして抽出し、重ね合せる。

補正部３４３は、溝画像に基づいて接地域画像を補正する。補正部３４３が行う補正は、接地域画像から溝画像を差し引く減算処理である。より具体的には、接地域画像と溝画像との対応する各画素について、接地域画像を構成する画素から溝画像を構成する画素を差し引く。重ね合わせる前の２つの画像の各画素は、いずれも黒（階調２５５)または白（階調０)の２階調で構成されており、同一画素位置について、階調を減算する。なお、減算処理後の階調が「－２５５」の場合は「０」に置換する。

タイヤ接地面解析装置２０で用いられる解析プログラムは、予め記憶部５０に記憶されており、タイヤ６０の接地面６１の解析を行う際には、記憶部５０に記憶されているプログラムを処理部３１で呼び出し、プログラムに沿った動作を処理部３１で実行することにより、各機能を実行する。

本実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１は、以上のような構成からなる。以下、タイヤ接地形状解析装置１の作用について説明する。タイヤ接地形状解析装置１によってタイヤ６０の接地面６１の解析を行う際には、タイヤ６０をタイヤ試験機２の支持装置３に装着し、タイヤ６０を透明板１１に押し付けた状態で回転させながら、カメラ１５によって接地面６１を撮影する。その際に、タイヤ６０に対しては、複数の方向から複数の照明用ランプ１６によって光を照射した状態で撮影する。このため、カメラ１５は、接地面６１と接地面６１以外の部分とで、輝度差をつけてタイヤ６０を撮影することができる。撮影した画像は、タイヤ接地面解析装置２０で取得し、タイヤ接地面解析装置２０は、取得した画像に基づいて、接地面６１の解析を行う。

タイヤ６０の溝部分の抽出については、三角測量法を利用して高さ（深さ）の違いを検出する距離センサーを用いることもできる。しかしながら、接地面６１の全体について溝部分を検出するには、距離センサーの検出範囲を走査する必要がある。したがって、距離センサーを用いるだけでは、タイヤ６０が転動する状態での動的接地特性を解析することが困難である。

（撮影における照明条件）
ところで、接地面画像取得部３２によって接地面画像を取得する際の照明条件と、補助画像取得部３３によって補助画像を取得する際の照明条件とは異なる。異なる照明条件で撮影することにより、接地面画像では抽出できなかった主溝、サブ溝および面取りを、補助画像では抽出できるようになる。このため、接地面画像の解析結果を補正するのに役に立ち、解析精度が向上する。

より具体的な照明条件は、以下のとおりである。すなわち、接地面画像取得部３２によって画像を取得する際は、第１主面である上面１１Ｕ側の照明からタイヤ６０に光を照射して上面１１Ｕの表面とタイヤ６０との接触部分を撮影する。また、補助画像取得部３３によって画像を取得する際は、第２主面である下面１１Ｄ側の照明から透明板１１を介してタイヤ６０に光を照射して上面１１Ｕの表面とタイヤ６０との接触部分を撮影する。

透明板１１の上面１１Ｕ側だけに照明用ランプ１６を配置した場合、タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得できる。しかしながら、透明板１１の上面１１Ｕ側だけに照明用ランプ１６を配置した場合、タイヤ６０の接地面６１の溝部分をすべて抽出するには取得する画像の数を多くする必要がある。すなわち接地面６１の溝部分をすべて抽出できるよう、照明用ランプ１６の配置を色々変えてそれぞれ撮影する必要がある。したがって、取得する画像の数を多くすると、撮影時間が長くなるとともに撮影する画像のデータ量が多くなり、好ましくない。

一方、透明板１１の下面１１Ｄ側だけに照明用ランプ１６を配置した場合、タイヤ６０の接地面６１の溝部分の画像を良好に抽出できる。しかしながら、透明板１１の下面１１Ｄ側だけに照明用ランプ１６を配置した場合、タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得することができない。

このため、本実施形態では、透明板１１の上面１１Ｕ側および下面１１Ｄ側に照明用ランプ１６を配置し、透明板１１の上面１１Ｕ側の照明から照射する光を利用してタイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得し、透明板１１の下面１１Ｄ側の照明から照射する光を利用してタイヤ６０の接地面６１の溝部分の画像を取得する。撮影に用いる照明条件を上記のようにすれば、接地特性解析に必要な撮影枚数を最小限に抑制でき、試験全体の所要時間を短縮できる。

また、タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、透明板１１の上面１１Ｕ側において、接地面６１を包囲するように透明板１１の上面１１Ｕ側に照明用ランプ１６を配置することが好ましい。タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、上面１１Ｕ側に接触部分を包囲するように配置された照明用ランプ１６によってタイヤ６０に光を照射して画像を取得することが好ましい。一方、タイヤ６０の接地面６１の補助画像を取得する場合、透明板１１の下面１１Ｄ側において、タイヤ６０の回転軸に対して垂直な方向に離れた位置およびタイヤ６０の回転軸の方向に離れた位置に照明用ランプ１６を配置することが好ましい。タイヤ６０の接地面６１の補助画像を取得する場合、タイヤ６０の回転軸に対して垂直な方向からタイヤに向けて光を照射して第１補助画像を取得し、タイヤ６０の回転軸方向からタイヤに向けて光を照射して第２補助画像を取得することが好ましい。このようにタイヤ６０に対して別の方向からそれぞれ光を照射するように配置された照明用ランプ１６を用いる。これにより、解析に好適な接地面画像および補助画像を取得でき、解析精度が向上する。

（透明板の移動とトリガー装置の動作）
図３および図４は、透明板１１の移動とトリガー装置１７の動作とを説明する図である。図３は、透明板１１が移動する前の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出する前の状態を示す。図４は、透明板１１が移動した後の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出した時の状態を示す。

図３において、透明板１１の上面１１Ｕは平らであり、上面１１Ｕはタイヤ６０が転動するためのフラットな路面となる。図３において、タイヤ６０は透明板１１の上面１１Ｕに接した状態で支持装置３のリム４に固定されている。このため、透明板１１の移動に伴い、タイヤ６０は回動する。タイヤ接地形状解析装置１は、透明板１１を矢印Ｙ１の方向に移動させる。透明板１１が矢印Ｙ１の方向に移動することにより、タイヤ６０は矢印Ｙ２の方向に回動する。図３に示す状態では、トリガー装置１７の検出部１７１は再帰性反射シート１８による反射光を検出していない。トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出しない限り、透明板１１は矢印Ｙ１の方向に移動し続ける。撮影装置１０は透明板１１に固定されているため、透明板１１の移動に伴って撮影装置１０も移動する。透明板１１の移動速度は、例えば時速０．５ｋｍである。なお、透明板１１の代わりに、外周面が透明な回転ドラムを用いてもよい。

透明板１１が矢印Ｙ１の方向に移動し、図４に示す状態になると、トリガー装置１７の検出部１７１は再帰性反射シート１８による反射光を検出する。トリガー装置１７の検出部１７１が反射光を検出した時、タイヤ接地形状解析装置１は、カメラ１５に撮影指示の信号を出力する。これにより、タイヤ６０の接地面６１を撮影することができる。なお、透明板１１は、カメラ１５の撮影範囲に対応する部分１１０が透明であれば良く、部分１１０以外の部分が不透明であってもよい。つまり、透明板１１は、全体が透明であってもよいし、撮影範囲に対応する部分１１０だけが透明であってもよい。

（タイヤ接地形状解析装置の動作）
図５は、タイヤ接地形状解析装置１の動作を示すフロー図である。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ６０の解析を行う場合、透明板１１に押し付けられているタイヤ６０に、照明用ランプ１６から光を照射する（ステップＳ２０１）。次に、タイヤ接地形状解析装置１は、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ２０２）。タイヤ接地形状解析装置１は、モータ６の駆動を継続しているとき（ステップＳ２０３）、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８を検出したか否か判定する（ステップＳ２０４）。タイヤ接地形状解析装置１は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８を検出していない場合、モータ６の駆動を継続する（ステップＳ２０４，Ｎｏ→Ｓ２０３）。

タイヤ接地形状解析装置１は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８を検出した場合、タイヤ６０をカメラ１５によって撮影する（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ→Ｓ２０５）。その後、タイヤ接地形状解析装置１は、モータ６の駆動および光の照射を停止する（ステップＳ２０６）。

本実施形態において、タイヤ接地形状解析装置１は、以上の動作を同じ装置において３回行い、照明条件を変えて撮影した３つの画像データを取得する。すなわち、タイヤ接地形状解析装置１はタイヤ６０の接地面６１を撮影した撮影画像（撮影１回目）、撮影画像の解析結果を補正するための画像である第１補助画像（撮影２回目）、撮影画像の解析結果を補正するための画像である第２補助画像（撮影３回目）、を取得する。トリガー装置１７を用いることにより、タイヤ６０の同じ部分を３回撮影することができる。タイヤ接地形状解析装置１が上記の動作を行うことにより、動的接地特性についての自動解析が可能となり、タイヤの生産性が向上する。

（具体的な配置の例および撮影画像の例）
次に、カメラ１５および照明用ランプ１６の具体的な配置の例について説明する。図６から図８は、接地面画像取得部３２によって接地面画像を取得する場合のカメラ１５および照明用ランプ１６の具体的な配置の例を示す図である。図６は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図７は、透明板１１の上面１１Ｕ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図８は、タイヤ６０の回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。以下の説明において、タイヤ６０の回転軸に沿った方向をタイヤ幅方向、回転軸に対して垂直な方向をタイヤ周方向と呼ぶ。

３回の撮影において、解析対象であるタイヤ６０は、空気圧を２３０ｋＰａ、荷重を６ｋＮ、回転速度を０．５ｋｍ／ｈ、スリップ角を０°とした。カメラ１５については、Ｆ値を４、露光時間を１ｍｓとした。３回の撮影のうち１回目および２回目についてはカメラゲインを３ｄＢとし、３回目についてはカメラゲインを８ｄＢとした。３回の撮影において、カメラゲインが同じ値でないのは、照明の条件が異なるためである。撮影によって取得できる画像のコントラストが良ければ、３回の撮影のカメラゲインを同じ値にしてもよい。

３回の撮影のうち１回目の撮影において、ランプ１６１から１６４にはスポット照明用ランプを使用し、ランプ１６５および１６６にはライン照明用ランプを使用した。接地面６１への明るさは６０万ルクス程度である。３回の撮影のうち２回目の撮影において、ランプ１６９および１７０にはライン照明用ランプを使用した。接地面６１への明るさは１２０万ルクス程度である。３回の撮影のうち３回目の撮影において、ランプ１６７および１６８にはライン照明用ランプを使用した。接地面６１への明るさは６０万ルクス捏度である。

図６から図８を参照すると、透明板１１の上面１１Ｕにタイヤ６０が接触している。透明板１１の下面１１Ｄ側にカメラ１５が設けられている。カメラ１５は、その光軸１５１がタイヤ６０の接地面６１の中心点の法線上に位置するように配置される。カメラ１５の光軸１５１が接地面６１の中心点を通るように配置されることにより、接地面６１の中心点の法線方向から接地面６１を撮影することができる。これにより、安定した解析精度を確保することができる。撮影画像の端部に近づくほどレンズ収差の影響が大きくなり、空間分解能が変動し、解析精度が不安定になる。このようにカメラ１５を配置することによって、レンズ収差の影響を最小限に抑えることができる。

図６から図８を参照すると、透明板１１の上面１１Ｕ側にランプ１６１、１６２、１６３、１６４、１６５および１６６が配置されている。ランプ１６１、１６２、１６３および１６４は、タイヤ６０に対し、タイヤ周方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６１および１６２と、ランプ１６３および１６４とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。ランプ１６５およびランプ１６６は、タイヤ６０に対し、タイヤ幅方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６５とランプ１６６とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。このように、ランプ１６１～１６６は、タイヤ６０の接地面６１を包囲するように配置される。タイヤ６０の接地面６１の四方にわたって照射しないと、接地形状の輪郭を出すのが難しくなり、解析精度が低下する可能性がある。これに対し、タイヤ６０の接地面６１を包囲するようにランプ１６１～１６６を配置し、接地面６１の四方にわたって光を照射することにより、接地形状の輪郭を明確にすることができ、解析精度を向上させることができる。

ここで、図６および図８において、各ランプ１６１～１６６の発光面中心から透明板１１の上面１１Ｕまでの高さをＨ１～Ｈ６とする。図６および図８において、各ランプ１６１～１６６の傾斜角度、すなわち透明板１１の上面１１Ｕに対する、光照射方向のなす角度をθ１～θ６とする。図７において、各ランプ１６１～１６４の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ周方向の距離を距離Ｄ１～Ｄ４とする。図７において、各ランプ１６５、１６６の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ幅方向の距離をＤ５、Ｄ６とする。図７において、各ランプ１６１～１６４の発光面中心からタイヤ中心までのタイヤ幅方向の距離をＡ１～Ａ４とする。

高さＨ１からＨ６については、０ｍｍ以上２０１ｍｍ以下であることが好ましい。高さＨ１からＨ６の最低値は０ｍｍである。照明用ランプ１６を透明板１１の上に置くためである。高さＨ１からＨ６が２０１ｍｍを超えると、照明からの光が接地面６１に上手く入り込まず、接地面の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。

タイヤ周方向の距離Ｄ１からＤ４は、タイヤ６０の最大接地長の半分より大きく、１３４５ｍｍより小さいことが好ましい。ただし、各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにする必要がある。距離Ｄ１からＤ４の最小値を、タイヤ６０の最大接地長の半分より小さくすることは好ましくない。照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにするためである。距離Ｄ１からＤ４が１３４５ｍｍを超えると、接地面６１に当たる照明の光量が不足し、接地面６１の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。

タイヤ幅方向の距離Ｄ５、Ｄ６は、タイヤ６０の最大接地幅の半分より大きく、３００ｍｍより小さいことが好ましい。ただし、各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにする必要がある。距離Ｄ５からＤ６の最小値を、タイヤ６０の最大接地幅の半分より小さくすることは好ましくない。各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにするためである。距離Ｄ５、Ｄ６が３００ｍｍを超えると、接地面６１に当たる照明の光量が不足し、接地面６１の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。

各照明用ランプ１６の傾斜角度θ１からθ６については、Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０－０．６°以上Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０＋０．６°以下であることが好ましい（ｎ＝１～６）。θ１からθ６について、各照明用ランプ１６は接地面６１の中心に向けて光を照射するのが好ましい。このように光を照射すれば、接地面６１に光が上手く入り込む。このため、照明用ランプ１６の傾斜角度θ１からθ６は、Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０が好ましい（ｎ＝１～６）。ただし、計測誤差を±０．６°を許容範囲とした。

タイヤ幅方向距離Ａ１からＡ４については、１００ｍｍ以上、タイヤ６０の最大接地長の半分以下であることが好ましい。タイヤ幅方向の距離Ａ１からＡ４については、１００ｍｍより小さいと、タイヤ６０の外側ショルダーブロックに光が行き届かない場合があり、接地面６１の輪郭が不鮮明となって解析精度が低下するため好ましくない。距離Ａ１からＡ４がタイヤ６０の最大接地長の半分より大きい場合は、逆にトレッドセンター付近に光が行き届かない場合があり、接地面６１の輪郭が不鮮明となって解析精度が低下するため好ましくない。

本実施形態では、Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈ３＝Ｈ４＝１２０ｍｍ、Ｈ５＝Ｈ６＝１３ｍｍ、Ｄ１＝Ｄ４＝１３４０ｍｍ、Ｄ２＝Ｄ３＝１２６０ｍｍ、Ｄ５＝Ｄ６＝２８０ｍｍ、θ１＝５．０°、θ２＝４．８°、θ３＝５．１°、θ４＝５．５°、θ５＝θ６＝０°、Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝１００ｍｍとした。

図６から図８を参照して説明したようにランプ１６１から１６６を配置することにより、タイヤ６０の接地面６１を囲むように光が照射され、図９に示すような接地面画像を取得することができる。図９は、接地面画像の例を示す図である。図９に示す接地面画像は、接地形状の輪郭を明確にした、大まかな接地域である。

図１０から図１２は、補助画像取得部３３によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプ１６の具体的な配置の一例を示す図である。図１０は、タイヤ６０のタイヤ幅方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図１１は、透明板１１の下面１１Ｄ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図１２は、タイヤ６０のタイヤ周方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。

図１０から図１２を参照すると、透明板１１の上面１１Ｕにタイヤ６０が接触している。透明板１１の下面１１Ｄ側にカメラ１５が設けられている。図６から図８の場合と同様に、カメラ１５の光軸１５１がタイヤ６０の接地面６１の中心上に位置するように配置される。これにより、安定した解析精度を確保することができる。

図１０から図１２を参照すると、透明板１１の下面１１Ｄ側にランプ１６７、１６８が配置されている。ランプ１６７、１６８は、ともに、タイヤ幅方向を長手方向とするライン照明である。ランプ１６７、１６８は、タイヤ６０のタイヤ周方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６７とランプ１６８とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。このようにランプ１６７、１６８は、タイヤ６０の接地面６１にタイヤ周方向に光を照射するように配置される。

ここで、図１０において、ランプ１６７、１６８の発光面中心から下面１１Ｄまでの高さをＨ７、Ｈ８とする。図１０において、ランプ１６７、１６８の傾斜角度、すなわち透明板１１の下面１１Ｄに対する、光照射方向のなす角度をθ７、θ８とする。図１１において、ランプ１６７、１６８の発光面中心からタイヤ中心までのタイヤ周方向の距離をＤ７、Ｄ８とする。本実施形態では、Ｈ７＝Ｈ８＝１５ｍｍ、Ｄ７＝Ｄ８＝２４０ｍｍ、θ７＝θ８＝０°とした。

図１０から図１２を参照して説明したようにランプ１６７および１６８を配置することにより、タイヤ周方向からタイヤ６０に光が照射され、サブ溝を低輝度、サブ溝の面取りを高輝度とすることができる。図１３は、補助画像の例を示す図である。図１４は、図１３の部分２００を拡大して示す図である。

図１３において、矢印Ｙ２０Ａおよび矢印Ｙ２０Ｂは、光の照射方向である。タイヤ周方向からタイヤ６０に光を照射することにより、図１３および図１４に示すような補助画像を取得できる。図１３および図１４を参照すると、輝度の違いに基づき、サブ溝と、サブ溝の面取りとを抽出するための補助画像を取得できる。すなわち、所定輝度を基準として輝度の低い低輝度部分をサブ溝、輝度の高い高輝度部分をサブ溝の面取りとして抽出することができる。このように、タイヤ周方向から照射した光によって取得できる補助画像を第１補助画像とする。

図１５から図１７は、補助画像取得部３３によって補助画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプ１６の具体的な配置の他の例を示す図である。図１５は、タイヤ６０のタイヤ幅方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図１６は、透明板１１の下面１１Ｄ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図１７は、タイヤ６０のタイヤ周方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。

図１５から図１７を参照すると、透明板１１の上面１１Ｕにタイヤ６０が接触している。透明板１１の下面１１Ｄ側にカメラ１５が設けられている。図６から図８の場合と同様に、カメラ１５の光軸１５１がタイヤ６０の接地面６１の中心上に位置するように配置される。これにより、安定した解析精度を確保することができる。

図１５から図１７を参照すると、透明板１１の下面１１Ｄ側にランプ１６９、１７０が配置されている。ランプ１６９、１７０は、ともに、タイヤ周方向を長手方向とするライン照明である。ランプ１６９、１７０は、タイヤ６０のタイヤ幅方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６９とランプ１７０とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。このようにランプ１６９、１７０は、タイヤ６０の接地面６１にタイヤ幅方向に光を照射するように配置される。

ここで、図１７において、ランプ１６９、１７０の発光面中心から下面１１Ｄまでの高さをＨ９、Ｈ１０とする。図１７において、ランプ１６９、１７０の傾斜角度、すなわち透明板１１の下面１１Ｄに対する、光照射方向のなす角度をθ９、θ１０とする。図１６において、ランプ１６９、１７０の発光面中心からタイヤ中心までのタイヤ幅方向の距離をＤ９、Ｄ１０とする。本実施形態では、Ｈ９＝Ｈ１０＝１５ｍｍ、Ｄ９＝Ｄ１０＝１９０ｍｍ、θ９＝θ１０＝０°とした。

図１５から図１７を参照して説明したようにランプ１６９および１７０を配置することにより、タイヤ幅方向からタイヤ６０に光が照射され、主溝を低輝度、主溝の面取りを高輝度とすることができる。図１８は、補助画像の例を示す図である。図１９は、図１８の部分２５０を拡大して示す図である。

図１８において、矢印Ｙ２５Ａおよび矢印Ｙ２５Ｂは、光の照射方向である。タイヤ幅方向からタイヤ６０に光を照射することにより、図１８および図１９に示すような補助画像を取得できる。図１８および図１９を参照すると、輝度の違いに基づき、主溝と、主溝の面取りとを抽出するための補助画像を取得できる。すなわち、所定輝度を基準として輝度の低い低輝度部分を主溝、輝度の高い高輝度部分を主溝の面取りとして抽出することができる。このように、タイヤ幅方向から照射した光によって取得できる補助画像を第２補助画像とする。

図１０から図１８を参照して説明したように、タイヤ周方向、タイヤ幅方向にそれぞれ光を照射することにより、第１補助画像、第２補助画像を取得し、全ての溝を抽出でき、解析精度を向上させることができる。

（接地特性解析部の処理）
接地特性解析部３４による処理およびその処理によって取得または作成される画像の例について説明する。図２０は、接地特性解析部３４による処理の例を示すフロー図である。図２１から図２５は、接地特性解析部３４による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。

図２０において、ステップＳ３０１からＳ３０３までは、主として接地域抽出部３４１によって行われる処理である。ステップＳ３０１からＳ３０３までの処理（撮影１回目）により、タイヤ６０の接地面６１を撮影した撮影画像を取得できる。ステップＳ３０４からＳ３１２までは、主として溝画像作成部３４２によって行われる処理である。ステップＳ３０４からＳ３０７までの処理（撮影２回目）により、撮影画像の解析結果を補正するための画像である第１補助画像を取得できる。ステップＳ３０８からＳ３１１までの処理（撮影３回目）により、撮影画像の解析結果を補正するための画像である第２補助画像を取得できる。ステップＳ３１３は、主として補正部３４３によって行われる処理である。

図２０において、タイヤ６０の接地面６１をカメラ１５で撮影することにより、撮影画像のデータを取得する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の処理により、例えば、図９に示す画像を抽出できる。接地域抽出部３４１は、撮影画像のデータの低輝度部分を接地域画像として抽出する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の処理により、例えば、図２１に示す接地域画像を抽出できる。接地域抽出部３４１は、抽出した接地域画像のデータを記憶する（ステップＳ３０３）。

タイヤ６０の接地面６１をカメラ１５で撮影することにより、第１補助画像を取得する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の処理により、例えば、図２２に示す画像を取得できる。溝画像作成部３４２は、第１補助画像の低輝度部分および高輝度部分をそれぞれ抽出する（ステップＳ３０５）。

溝画像作成部３４２は、第１補助画像の低輝度部分と第１補助画像の高輝度部分とを重ね合せた第１画像を作成する（ステップＳ３０６）。溝画像作成部３４２は、第１画像を記憶部５０に記憶する（ステップＳ３０７）。

さらに、タイヤ６０の接地面６１をカメラ１５で撮影することにより、第２補助画像を取得する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０８の処理により、例えば、図２３に示す画像を取得できる。溝画像作成部３４２は、第２補助画像の低輝度部分および高輝度部分をそれぞれ抽出する（ステップＳ３０９）。

溝画像作成部３４２は、第２補助画像の低輝度部分と第２補助画像の高輝度部分とを重ね合せた第２画像を作成する（ステップＳ３１０）。溝画像作成部３４２は、第２画像を記憶部５０に記憶する（ステップＳ３１１）。

溝画像作成部３４２は、第１画像と第２画像とを重ね合せた溝画像を作成する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３１２の処理により、例えば、図２４に示す溝画像を作成できる。補正部３４３は、図２１に示す接地域画像から図２４に示す溝画像の部分を差し引き、補正済接地域画像を作成する（ステップＳ３１３）。ステップＳ３１３の処理により、例えば、図２５に示す画像を作成できる。

（接地域抽出部の処理）
図２０のステップＳ３０１からＳ３０３までの、主として接地域抽出部３４１によって行われる処理において、接地域を抽出する際、大域的二値化処理を用いることが好ましい。大域的二値化処理は、画像を構成する画素について、輝度閾値を一律に設定して二値化する処理である。非接地領域の輝度はほぼ一様になっているため、画素ごとに一律の輝度閾値を設けて大域的二値化処理を行うことが好ましい。接地領域は低輝度であるため、接地領域を大まかに抽出する際は、大域的二値化処理が有効である。

また、局所的二値化処理を用いることもできる。局所的二値化処理は、接地面画像について、弱い平滑化処理および強い平滑化処理をそれぞれ行い、両画像を用いて結果を得る処理である。図２６は、接地面画像の例を示す図である。図２６に示す接地面画像について弱い平滑化処理を行って図２７に示す基準画像を得る。図２７は、基準画像の例を示す図である。弱い平滑化処理は、例えば、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。

また、図２６に示す接地面画像について強い平滑化処理を行って図２８に示す対比画像を得る。図２８は、対比画像の例を示す図である。強い平滑化処理は、例えば、注目画素から半径５０画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。

最後に、図２７に示す基準画像および図２８に示す対比画像の同一画素位置において、基準画像の輝度値が対比画像の輝度値に定数を加えた閾値を超える場合は黒画素、超えない場合は白画素に置き換えることによって、図２９に示す画像を得ることができる。図２９は、図２６に示す画像に局所的二値化処理を行った結果の例を示す図である。なお、例えば、「３０」を上記の定数とする。また、図２９に示す画像にはノイズ除去の結果が反映されている。例えば、占有面積５００画素以下の黒画素集合体は除去されている。

大域的二値化する処理において、接地面６１の撮影画像のデータについて平滑化処理を行った後、低輝度部分を抽出することが好ましい。平滑化処理を行うのは、安定した解析を行うためである。平滑化処理により、タイヤ６０の表面に付着している微細なゴミやカメラ１５に起因する各種ノイズ（熱ノイズなど）による画像への影響を除去することができる。

撮影画像のデータが２５６階調（０から２５５までの階調）を採用する場合、大域的二値化処理では、輝度閾値を例えば２３０とする。輝度閾値を２３０とすることにより、０から２３０までの輝度の部分を低輝度部分として抽出できる。平滑化処理には、例えば、メディアンフィルタ、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタを用いることができる。メディアンフィルタは、注目画素とその周辺画素について輝度の大きい順に並び替え、その中間値を注目画素の輝度値に置換する処理である。平均化フィルタは、注目画素とその周辺画素の輝度とを取り込んで、算術平均を求める処理である。ガウシアンフィルタは、注目画素の輝度とその周辺画素の輝度とを取り込んで、重み付き平均を求める処理である。なお、注目画素から半径４画素以内の領域に含まれる画素を周辺画素として利用することができる。

図３０は、図９の画像から低輝度部分を抽出した画像の例を示す図である。図９に示す画像について、上記の平滑化処理を行った後、輝度閾値２３０で二値化処理することにより、図３０に示す画像が得られた。なお、図３０において、画像の端にくっついている黒画素の集合体は除去している。

図３０に示す画像は、大まかな実接地面積画像（Ａｃｔｕａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＡＣＡと略称する）である。ＡＣＡは、路面に接地しているブロックの全面積である。図３０に示す大まかなＡＣＡに基づき、例えば、図３１に示す総接地面積画像（Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＧＣＡと略称する）を得ることができる。

ＧＣＡは、ＡＣＡについて、溝を埋めたときの、外輪線で囲まれた全面積である。図３１は、ＧＣＡの例を示す図である。図３０に示す大まかなＡＣＡについて、例えば、占有面積５０００画素以下の黒画素集合体を除去、収縮処理５回、膨張処理１０回、収縮処理１５回、膨張処理２０回、収縮処理１０回、膨張処理８０回、収縮処理８０回の順序で処理を行うことにより、図３１に示すＧＣＡを得ることができる。

図３２は、膨張処理の説明図である。図３３は、収縮処理の説明図である。膨張処理は、図３２に示すように、注目画素の周辺に１画素でも黒画素があれば、注目画素を黒画素に置き換える処理である。つまり、膨張処理は、白画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも黒画素が存在すれば、その中心画素を黒画素に置き換える処理である。反対に収縮処理は、例えば注目画素を黒画素とする場合に、図３３に示すように、注目画素の周辺に１画素でも白画素があれば、注目画素を白画素に置き換える処理である。つまり、収縮処理は、黒画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも白画素が存在すれば、その中心画素を白画素に置き換える処理になっている。

接地域抽出部３４１は、図３０に示す二値化処理画像と図３１に示すＧＣＡとについて、黒画素の論理積をとることにより、二値化処理画像をＧＣＡの範囲内で抽出する。この場合の論理積は、図３０に示す二値化処理画像と図３１に示すＧＣＡとの間で、同一画素位置がともに黒であれば黒画素とし、それ以外は白画素とする処理である。この処理を行うことにより図３４に示す接地域画像が得られる。図３４は、接地域抽出部３４１によって抽出される接地域画像の例を示す図である。ここで、図３４に示す接地域画像には、刻印の一部が、接地していない部分２９０として含まれている。刻印は輝度が高く、二値化処理において低輝度と判定されないためである。

（溝画像作成部の処理）
図２０のステップＳ３０４からＳ３１１までの、主として溝画像作成部３４２によって行われる処理において、溝すなわち主溝、サブ溝および面取りを抽出する際、大域的二値化処理もしくは局所的二値化処理を用いることが好ましい。局所的二値化処理は、画像を構成する画素について、画素ごとに別々の輝度閾値を設定して二値化する処理である。接地面には輝度のムラがある。特に、トレッド部のブロックの面取りの輝度は場所によって異なり、画素ごとに一律の輝度閾値を用いた大域的二値化処理では、面取りを全て抽出するのは困難である。一方、局所的二値化処理は、注目画素がその周辺画素に比べて大きな輝度差を有する場合に、その注目画素を有効に抽出できる。接地しているブロックと面取りとでは輝度差が大きいため、輝度のムラがあっても面取りを正しく抽出できる。

溝画像作成部３４２は、ステップＳ３０４からＳ３０７までの処理によって第１画像を作成する。溝画像作成部３４２は、図２２に示す第１補助画像の低輝度部分および高輝度部分をそれぞれ抽出する。図３５は、図２２に示す第１補助画像の低輝度部分の画像の例を示す図である。図３５は、図２２に示す第１補助画像から抽出した、主溝およびサブ溝の部分を示す。図３６は、図２２に示す第１補助画像の高輝度部分の画像の例を示す図である。図３６は、図２２に示す第１補助画像から抽出した、面取りの部分を示す。ただし、図３６に示す画像は、図２２に含まれている刻印部分を面取りの部分として抽出している。

溝画像作成部３４２は、図２２に示す第１補助画像について平滑化処理（メディアン処理）を行った。このとき、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用した。その後、階調０から階調４０程度を低輝度部分として抽出する大域的二値化処理を行うことにより、図３５に示す画像を得る。本実施形態では輝度閾値４０以下を低輝度部分として抽出する大域的二値化処理を行った。そのあと、ノイズ除去を目的として収縮処理１回、膨張処理１回、占有面積２００画素以下の黒集合体を除去の順序で処理を行った。最後に、図３１に示すＧＣＡとの黒画素の論理積をとることにより、図３５をＧＣＡの範囲内で表示した。

さらに、溝画像作成部３４２は、図２２に示す第１補助画像について局所的二値化処理を行うことによって図３６に示す画像を得る。溝画像作成部３４２は、例えば、基準画像の注目画素の階調が、対比画像の周辺画素の平均階調より３０以上大きい場合、その注目画素を高輝度部分として抽出する局所的二値化処理を行って図３６に示す画像を得る。なお、ノイズを除去するため、本実施形態では占有面積１００画素以下の黒集合体を除去している。さらに図３１に示すＧＣＡとの黒画素の論理積をとることにより、図３６をＧＣＡの範囲内で表示している。

溝画像作成部３４２は、図３５に示す主溝およびサブ溝の部分の画像と図３６に示す面取りの部分の画像とを重ね合せる。このとき、溝画像作成部３４２は、両画像の同じ位置の画素について輝度を加算することによって、図３７に示す画像を作成する。図３７は、溝画像作成部３４２が作成する、第１画像の例を示す図である。本実施形態では図３５に示す主溝およびサブ溝の部分の画像と図３６に示す面取りの部分の画像とを重ね合せたあと、膨張処理２回、収縮処理４回、膨張処理７回、収縮処理５回、占有面積６００画素以下の黒集合体を除去の順序で処理を行い、図３７に示す画像を得ている。

また、溝画像作成部３４２は、ステップＳ３０８からＳ３１１までの処理によって第２画像を作成する。溝画像作成部３４２は、図２３に示す第２補助画像の低輝度部分および高輝度部分をそれぞれ抽出する。図３８は、図２３に示す第２補助画像の低輝度部分の画像の例を示す図である。図３８は、図２３に示す第２補助画像から抽出した、主溝およびサブ溝の部分を示す。図３９は、図２３に示す第２補助画像の高輝度部分の画像の例を示す図である。図３９は、図２３に示す第１補助画像から抽出した、面取りの部分を示す。ただし、図３９に示す画像は、図２３に含まれている刻印部分を面取りの部分として抽出している。

溝画像作成部３４２は、図２３に示す第２補助画像について平滑化処理（メディアン処理）を行った。このとき、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用した。その後、階調０から階調７程度を低輝度部分として抽出する大域的二値化処理を行うことにより、図３８に示す画像を得る。本実施形態では輝度閾値７以下を低輝度部分として抽出する大域的二値化処理を行った。そのあと、ノイズ除去を目的として膨張処理１０回、収縮処理１０回の順序で処理を行った。最後に、図３１に示すＧＣＡとの黒画素の論理積をとることにより、図３８をＧＣＡの範囲内で表示している。

さらに、溝画像作成部３４２は、図２３に示す第２補助画像について、階調０～階調８０程度を高輝度部分として抽出する大域的二値化処理を行うことにより、図３９に示す画像を得る。本実施形態では、溝画像作成部３４２は、第２補助画像を平滑化した後、輝度閾値８０を基準として大域的二値化処理を行った。そのあと、ノイズ除去を目的として収縮処理１回、膨張処理１回の順所で処理を行った。最後に、図３１に示すＧＣＡとの黒画素の論理積をとることにより、図３９をＧＣＡの範囲内で表示している。図２３に示す第２補助画像から図３９に示す画像を得る際、局所的二値化処理を行うことによって高輝度部分を抽出してもよい。その場合、例えば、基準画像の注目画素の階調が、対比画像の周辺画素の平均階調より３０以上大きい場合、その注目画素を高輝度部分として抽出する局所的二値化処理を行えばよい。

なお、溝画像作成部３４２は、図３５および図３６に示す画像を抽出する際、図２２に示す第１補助画像についてのＧＣＡ範囲内において画像を抽出する。また、溝画像作成部３４２は、図３８および図３９に示す画像を抽出する際、図２３に示す第２補助画像についてのＧＣＡ範囲内において画像を抽出する。

溝画像作成部３４２は、図３８に示す主溝およびサブ溝の部分の画像と図３９に示す面取りの部分の画像とを重ね合せる。このとき、溝画像作成部３４２は、両画像の対応する画素の輝度を加算することによって、図４０に示す画像を作成する。図４０は、溝画像作成部３４２が作成する、第２画像の例を示す図である。本実施形態では図３８に示す主溝およびサブ溝の部分の画像と図３９に示す面取りの部分の画像とを重ね合せたあと、膨張処理６回、収縮処理６回の順に行い、図４０に示す画像を得ている。

溝画像作成部３４２は、図３７に示す第１画像と図４０に示す第２画像とを重ね合せて、図４１に示す溝画像を作成する。このとき、溝画像作成部３４２は、両画像の同じ位置の画素について輝度を加算することによって、図４１に示す画像を作成する。図４１は、溝画像作成部３４２によって作成される溝画像の例を示す図である。図４１に示す画像を得る際、本実施形態では膨張処理、収集処理は行っていない。

補正部３４３は、図３４に示す接地域画像について、図４１に示す溝画像で補正を行うことにより、図４２に示す画像が得られる。図４２は、補正済の接地域画像の例を示す図である。図４２に示す画像を得る際、本実施形態では収縮処理４回、膨張処理４回、占有面積５００画素以下の黒集合体を除去の順序で処理を行っている。溝画像作成部３４２は、図３４に示す接地域画像から、図４１に示す画像を差し引く減算処理を行う。より具体的には、図３４に示す接地域画像と図４１に示す溝画像との対応する各画素について、接地域画像を構成する画素から溝画像を構成する画素を差し引く。つまり、補正部３４３は、図３４に示す接地面画像と図４１に示す溝画像との間で、同一画素位置の輝度の差分を求めることによって、図４２に示す画像を得る。ここで、図４１に示す溝画像、図４２に示す補正済の接地域画像には、刻印の一部分３８０、３８１、４００、４０１が含まれている。刻印は輝度が高く、面取りと判定されるためである。

（刻印抽出部の処理）
ところで、タイヤ６０のトレッド面に刻印が設けられていることがある。刻印とは、識別線、アーティクル番号である。タイヤ６０のトレッド面に刻印がある場合、輝度が高く、接地画像に影響を与えて解析誤差が生じることがある。

タイヤ６０のトレッド面に刻印がある場合には、刻印抽出部４０による以下の処理を行うことが好ましい。図４３は、刻印抽出部４０による処理の例を示すフロー図である。図４４から図４７は、刻印抽出部４０による処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。

刻印抽出部４０は、図３６に示す第１補助画像の高輝度部分と図３９に示す第２補助画像の高輝度部分とに基づき、刻印画像を作成する（ステップＳ４０１）。本実施形態では、図３６に示す画像と、図３９に示す画像を刻印候補としている。

刻印抽出部４０は、図３６に示す第１補助画像の高輝度部分と図３９に示す第２補助画像の高輝度部分とについて、黒画素の論理積をとることにより、刻印画像を作成する。この場合の論理積は、図３６に示す第１補助画像の高輝度部分と図３９に示す第２補助画像の高輝度部分との間で、同一画素位置がともに黒であれば黒画素とし、それ以外は白画素とする処理である。この処理を行うことにより図４４に示す刻印画像が得られる。図４４は、刻印画像の例を示す図である。ここではノイズ除去のため、膨張処理２回、収縮処理３回、膨張処理１回の順序で処理を行い、図４４を表示している。図４４に示す刻印画像は、トレッド面に表示された識別線の部分４１０およびアーティクル番号の部分４１１を含む。

次に、刻印抽出部４０は、刻印画像に基づき、接地域画像を修正する（ステップＳ４０２）。刻印抽出部４０は、例えば、図４４に示す刻印画像を、図３４に示す接地域画像に重ね合わせて修正する。このとき、刻印抽出部４０は、両画像の同じ位置の画素について輝度を加算することによって、図４５に示す画像を作成する。図４５は、修正された接地域画像の例を示す図である。図４５を参照すると、刻印部分は溝ではなく、接地している部分として修正されていることがわかる。

また、刻印抽出部４０は、刻印画像に基づき、溝画像を修正する（ステップＳ４０３）。刻印抽出部４０は、例えば、図４４に示す刻印画像を、図４１に示す溝画像から差し引いて修正する。より具体的には、刻印抽出部４０は、図４４に示す刻印画像と図４１に示す溝画像との対応する各画素について、溝画像を構成する画素から刻印画像を構成する画素を差し引くことによって、図４６に示す画像を作成する。図４６は、修正された溝画像の例を示す図である。なおノイズを除去するため、溝画像を構成する画素から刻印画像を構成する画素を差し引いた後、収縮処理２回、膨張処理２回、占有面積１００画素以下の黒集合体を除去の順序で処理を行っている。図４６を参照すると、溝画像から刻印部分が除去されていることがわかる。

刻印抽出部４０は、修正された接地域画像から修正された溝画像の部分を差し引き、補正済接地域画像を作成する（ステップＳ４０４）。例えば、刻印抽出部４０は、図４５に示す修正された接地域画像から、図４６に示す修正された溝画像の部分を差し引くことによって、図４７に示す画像を作成する。図４７は、補正済接地域画像の例を示す図である。なお、ノイズ除去を行うため、収縮処理４回、膨張処理４回、占有面積５００画素以下の黒集合体を除去、膨張処理１回、収集処理１回の順序で処理を行い、図４７を表示している。以上の処理により、タイヤ６０のトレッド面に刻印がある場合においても、接地面画像から刻印を除去する修正を行い、接地特性を精度良く解析できる。

（比較例）
上述した特許文献１では、シートを用いるため、タイヤの動的接地特性の解析が困難である。シートを用いない比較例として、タイヤの溝に白色塗料などを塗布することでシートを用いずに溝部分を明確にする手法が考えられる。しかし、その場合、塗料の塗布の手間がかかり、かつ、塗布に長時間を要するため、好ましくない。

上記の手法に対し、本実施形態のタイヤ接地形状解析装置１によれば、シートや塗料を用いないため、より短い時間で動的接地特性を精度良く解析することができる。

（タイヤ接地形状解析方法）
以上説明したタイヤ接地形状解析装置１は、図４８に示す以下のタイヤ接地形状解析方法を実現する。図４８は、上記タイヤ接地形状解析装置によって実現されるタイヤ接地形状解析方法を示すフロー図である。

図４８において、タイヤ接地形状解析装置１は、解析対象である空気入りタイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する（ステップＳ１０１）。タイヤ接地形状解析装置１は、取得された上記撮影画像の解析結果を補正するための画像である補助画像を取得する（ステップＳ１０２）。タイヤ接地形状解析装置１は、上記補助画像に基づいて上記撮影画像を補正して、上記タイヤの接地域を示す接地域画像を作成する（ステップＳ１０３）。このタイヤ接地形状解析方法を採用することにより、タイヤの動的接地特性を精度良く解析することができる。

１ タイヤ接地形状解析装置
２ タイヤ試験機
３ 支持装置
４ リム
５ 駆動装置
６ モータ
７ モータ制御装置
１０ 撮影装置
１１ 透明板
１１Ｄ 下面
１１Ｕ 上面
１５ カメラ
１６ 照明用ランプ
１７ トリガー装置
１８ 再帰性反射シート
２０ タイヤ接地面解析装置
２１ 入力部
２２ 表示部
３０ 処理装置
３１ 処理部
３２ 接地面画像取得部
３３ 補助画像取得部
３４ 接地特性解析部
４０ 刻印抽出部
５０ 記憶部
６０ タイヤ
６１ 接地面
１６１～１７０ ランプ
１７１ 検出部
３４１ 接地域抽出部
３４２ 溝画像作成部
３４３ 補正部

Claims (10)

1. 解析対象である空気入りタイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する接地面画像取得部と、前記接地面画像取得部により取得された前記撮影画像の解析結果を補正するための画像である補助画像を取得する補助画像取得部と、前記補助画像に基づいて前記撮影画像を補正して、前記タイヤの接地域を示す接地域画像を作成する接地特性解析部とを含み、
   前記接地面画像取得部によって画像を取得する際の照明条件と、前記補助画像取得部によって画像を取得する際の照明条件とが異なる
   タイヤ接地形状解析装置。
2. 前記タイヤの接地面を撮影するカメラをさらに含み、前記カメラは、前記タイヤの前記接地面の中心点の法線方向から前記タイヤの接地面を撮影する請求項１に記載のタイヤ接地形状解析装置。
3. 前記接地面画像取得部および前記補助画像取得部は、光を透過する板の第１主面と前記タイヤとの接触部分を前記板の第２主面側から撮影して画像を取得する請求項１または請求項２に記載のタイヤ接地形状解析装置。
4. 前記接地面画像取得部によって画像を取得する際は、前記第１主面側から前記タイヤに光を照射して前記接触部分を撮影し、
   前記補助画像取得部によって画像を取得する際は、前記第２主面側から前記板を介して前記タイヤに光を照射して前記接触部分を撮影する請求項３に記載のタイヤ接地形状解析装置。
5. 前記接地面画像取得部は、前記第１主面側に前記接触部分を包囲するように配置された照明によって前記タイヤに光を照射して画像を取得し、
   前記補助画像取得部は、前記タイヤの回転軸に対して垂直な方向から前記タイヤに向けて光を照射して第１補助画像を取得し、前記タイヤの回転軸の方向から前記タイヤに向けて光を照射して第２補助画像を取得する請求項４に記載のタイヤ接地形状解析装置。
6. 前記接地特性解析部は、前記撮影画像から前記タイヤの接地域を示す接地域画像を抽出する接地域抽出部と、前記第１補助画像および前記第２補助画像から前記タイヤの溝部分を示す溝画像を作成する溝画像作成部と、前記溝画像に基づいて前記接地域画像を補正する補正部とを含む
   請求項５に記載のタイヤ接地形状解析装置。
7. 前記接地域抽出部は、前記撮影画像において、所定輝度より低い輝度の部分に基づいて前記接地域画像を抽出し、
   前記溝画像作成部は、
   前記第１補助画像において、所定輝度を基準として輝度の低い低輝度部分と輝度の高い高輝度部分とをそれぞれ抽出して重ね合せた第１画像を作成し、
   前記第２補助画像において、所定輝度を基準として輝度の低い低輝度部分と輝度の高い高輝度部分とをそれぞれ抽出して重ね合せた第２画像を作成し、
   前記第１画像と前記第２画像とを重ね合せた前記溝画像を作成し、
   前記補正部は、
   前記接地域画像から前記溝画像の部分を差し引いて、補正済接地域画像を作成する
   請求項６に記載のタイヤ接地形状解析装置。
8. 前記第１補助画像において所定輝度を基準として輝度の高い高輝度部分と、前記第２補助画像において所定輝度を基準として輝度の高い高輝度部分とに基づいて、前記タイヤの表面の刻印に対応する部分である刻印画像を作成する刻印画像作成部をさらに含み、
   前記接地域抽出部は、前記刻印画像に基づいて前記接地域画像を抽出し、
   前記溝画像作成部は、前記刻印画像に基づいて前記溝画像を作成する
   請求項７に記載のタイヤ接地形状解析装置。
9. 前記第１主面と前記タイヤとが接触した状態において、前記板を移動させる駆動部をさらに含み、前記撮影画像および前記補助画像は、前記板と前記タイヤとが特定の位置関係になったときに撮影された画像である
   請求項３から請求項８のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
10. 解析対象である空気入りタイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得するステップと、取得された前記撮影画像の解析結果を補正するための画像である補助画像を取得するステップと、前記補助画像に基づいて前記撮影画像を補正して、前記タイヤの接地域を示す接地域画像を取得するステップとを含み、
    前記撮影画像を取得するステップにおいて画像を取得する際の照明条件と、前記補助画像を取得するステップにおいて画像を取得する際の照明条件とが異なる
    タイヤ接地形状解析方法。

Images