WO2025047232A1 - 測定装置、測定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

測定装置１０は、タイヤを含む移動手段が撮像された画像から、前記移動手段の溝の表面に設けられた少なくとも一つの標識を検出し、検出した前記標識に基づいて前記移動手段の残溝量を算出する制御部１１を備える。

Description

測定装置、測定方法及びプログラム

　本開示は、測定装置、測定方法及びプログラムに関する。

　従来、タイヤの摩耗度を良好かつ確実に認識するために、タイヤ表面に設けられた溝の溝壁面に凹部を設け、当該凹部内に光輝性材料を付着させるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開2014-133486号公報

　従来技術では、人間が目で摩耗度を認識する、あるいは専用の計測器で測定する必要があるため、工数がかかる。また、タイヤが巨大化すると目で確認できない場合もある。また、局所的な部分の溝の残溝深さ（RTD: Remained Tread Depth）のレベルしか把握できず、広域の精確な数字は把握できない。さらに、目で判断する、あるいは専用の計測器で測定する場合には車を止める必要がある。このように、タイヤの残溝量を測定する技術には改善の余地があった。

　かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、タイヤを含む移動手段の残溝量を測定する技術を改善することにある。

　上記課題を解決するための本開示の要旨は、以下のとおりである。

　（１）タイヤを含む移動手段が撮像された画像から、前記移動手段タイヤの溝の表面に設けられた少なくとも一つの標識を検出し、検出した前記標識に基づいて前記移動手段の残溝量を算出する制御部を備える、測定装置。

　（２）上記（１）に記載の測定装置であって、前記標識は前記溝の深さに関連する標識である、測定装置。

　（３）上記（１）又は（２）に記載の測定装置であって、
　前記制御部は、前記画像に基づいて、前記標識が検出された位置における、前記移動手段の断面の輪郭を示す少なくとも１つの断面プロファイルを生成する、測定装置。

　（４）上記（３）に記載の測定装置であって、前記断面プロファイルは、前記タイヤの幅方向に沿った直線に垂直な平面を有する、測定装置。

　（５）上記（３）又は（４）に記載の測定装置であって、前記制御部は、前記少なくとも１つの断面プロファイルとして、互いに異なる前記幅方向の位置における、複数の断面プロファイルを生成する、測定装置。
 

　（６）上記（５）に記載の測定装置であって、
　前記制御部は、前記移動手段の特徴を示す特徴情報に基づいて、生成する前記複数の断面プロファイルの数及び間隔の少なくとも一方を決定する、測定装置。

　（７）コンピュータが実行する測定方法であって、
　移動手段が撮像された画像から、前記移動手段の溝の表面に設けられた標識を検出することと、
　検出した前記標識に基づいて前記移動手段の残溝量を算出することと、
を含む、測定方法。

　（８）コンピュータを、上記（１）から（６）のいずれかに記載の測定装置として機能させるためのプログラム。

　本開示の一実施形態によれば、タイヤを含む移動手段の残溝量を測定する技術を改善することが可能となる。

測定システムの構成を示す概略図である。 測定装置にて実行される動作を示すフローチャートである。 測定装置に入力される画像の例を示す図である。 標識の検出を説明するための図である。 断面プロファイルの生成を説明するための図である。 断面プロファイルの例を示す図である。

　以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

　図１に、一実施形態に係る測定システム１の構成例を示す。測定システム１は、測定装置１０と、カメラ２０とを備える。測定装置１０とカメラ２０とはネットワーク３０を介して、無線、有線、又は、無線及び有線の組み合わせにより接続される。測定装置１０とカメラ２０とは、一体の構成となっていてもよい。

　カメラ２０は、ステレオ方式、ＴｏＦ（Time of Flight）方式などの３Ｄカメラであってもよい。カメラ２０は、移動手段としてのタイヤを撮像した画像をネットワーク３０を介して測定装置１０へ送信可能である。

　ネットワーク３０は、インターネット、少なくとも１つのＷＡＮ(Wide Area Network)、少なくとも１つのＭＡＮ(Metropolitan Area Network)、又はこれらの組み合わせを含む。ネットワーク３０は、少なくとも１つの無線ネットワーク、少なくとも１つの有線ネットワーク、少なくとも１つの光ネットワーク、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

　測定装置１０は、タイヤを含む移動手段が撮像された画像から、移動手段の溝の表面に設けられた標識Ｍを検出する。測定装置１０は、検出した標識Ｍに基づいて移動手段の残溝量を算出する。本実施形態では、測定装置１０は、移動手段を撮像した画像をカメラ２０から受信することで取得する。移動手段はタイヤの他、クローラを含む。本実施形態において、移動手段はタイヤである。タイヤは車両用、バイク用、自転車用、又は飛行機用等のものを含む。タイヤは、建設車両、鉱山車両などに装着されるＯＲ（Off The Road）タイヤであってもよい。本実施形態において、溝の表面は溝の壁Ｗであるが、これに限られず、溝の表面は溝の底ＢＴを含む。残溝量は、溝深さであってもよいし、残溝体積であってもよい。タイヤが使用により摩耗されることにより、残溝量は低減する。本実施形態によれば、実際に作業員が手で残溝量を測定する必要なく、移動手段の画像のみから残溝量を算出することができる。タイヤ等の移動手段の残溝量を、人手で測定する場合と比較して、低コストかつ簡便に取得することが可能となる。よって、タイヤを含む移動手段の残溝量を測定する技術を改善することが可能となる。

　＜測定装置１０＞
　測定装置１０は、制御部１１、記憶部１２、通信部１３、及び入出力部１４を備える。

　制御部１１には、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）若しくはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。制御部１１は測定装置１０の各部を制御しながら、測定装置１０の動作に関わる処理を実行する。

　記憶部１２には、少なくとも１つの半導体メモリ、少なくとも１つの磁気メモリ、少なくとも１つの光メモリ又はこれらのうち少なくとも２種類の組み合わせが含まれる。半導体メモリは例えばＲＡＭ(random access memory)又はＲＯＭ(read only memory)である。ＲＡＭは例えばＳＲＡＭ(static random access memory)又はＤＲＡＭ(dynamic random access memory)である。ＲＯＭは例えばＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable read only memory)である。記憶部１２は例えば主記憶装置、補助記憶装置又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部１２には測定装置１０の動作に用いられる任意の情報、制御・処理プログラム等と、測定装置１０の動作によって得られた情報とが記憶される。

　通信部１３には、少なくとも１つの通信用インタフェースが含まれる。通信用インタフェースは、例えば、ＬＡＮインタフェース、４Ｇ(4th Generation)規格、若しくは５Ｇ(5th Generation)規格等の移動通信規格に対応したインタフェース、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信に対応したインタフェース、又はＬＡＮインタフェースである。通信部１３は、測定装置１０の動作に用いられる情報を受信し、また測定装置１０の動作によって得られる情報を送信する。

　入出力部１４には、少なくとも１つの入出力用インタフェースが含まれる。入出力用インタフェースは、ディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーンを含む。入出力部１４は、測定装置１０の動作に用いられる情報を入力する操作を受け付け、測定装置１０の動作によって得られる情報を出力する。入出力部１４は、測定装置１０に備えられる代わりに、外部の入力機器として測定装置１０に接続されてもよい。接続方式は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の任意の方式を用いることができる。入出力部１４は、一体化されずに、別個の入力部と出力部とにより構成されてもよい。この場合、入力部には、物理キー又はマイク等の少なくとも１つの入力用インタフェースが含まれる。出力部には、ディスプレイ又はスピーカ等の少なくとも１つの出力用インタフェースが含まれる。

　図２から図６を参照して、測定装置１０の動作を説明する。本動作の説明は、測定装置１０が実行する測定方法に相当する。

　ステップＳ１において、制御部１１は、移動手段が撮像された画像を取得する。該画像は、移動手段の接地面である表面が映った画像である。画像は二次元の画像であってもよいし、三次元の画像であってもよい。三次元の画像は、ＲＧＢ値に奥行きを示す情報を付加されたもの(RGBD画像)であってもよい。本例では制御部１１は、カメラ２０によって撮像された画像を、カメラ２０から受信することで取得する。

　ステップＳ２において、制御部１１は、取得した画像から、移動手段の溝の壁Ｗに設けられた標識Ｍを検出する。標識Ｍの検出には任意の手法が採用されてよい。本例では制御部１１は、任意の画像解析技術により画像から標識Ｍを検出する。例えば制御部１１は、機械学習により生成された、画像から標識Ｍを検出する学習済モデルを取得し、該学習済モデルを用いて標識Ｍを検出してもよい。制御部１１は、二次元の画像の各画素のＲＧＢ値、ＨＳＶ値、又は輝度値等に基づいて、標識Ｍを検出してもよい。

　図３は、ステップＳ１で制御部１１が取得した三次元の画像の例を示す。例えば制御部１１は図３のＺ１で示す部分に設けられた標識Ｍを検出する。図３における標識Ｍは、一例として星型の形状を有するが、標識Ｍの形状はこれに限られない。

　制御部１１は、溝の壁Ｗに設けられた標識Ｍに代えて又は加えて、溝の表面としての溝の底ＢＴに設けられた標識ＭＢを検出してもよい。例えば制御部１１は、図３のＺ２で示す部分に設けられた標識ＭＢを検出する。図３における標識ＭＢは、一例として楕円型の形状を有するが、標識ＭＢの形状はこれに限られない。標識ＭＢは、底ＢＴから盛り上がった凸部または底ＢＴに刻まれた凹部により形成されてもよい。

　図４のＡとＢは、ステップＳ１で取得した三次元の画像の例を示し、図４のＣは、Ｂの画像のＺ３で示す部分から検出された、タイヤＴの溝の壁Ｗに設けられた標識Ｍと、溝の底ＢＴに設けられた標識ＭＢとの例を示す。図４のＡとＢとにおける白抜き矢印は、タイヤＴの幅方向を示す。図４のＣの破線は、以下のステップＳ５で生成される断面プロファイルＰの例を示す。

　標識Ｍは、溝深さに関連するものであってもよい。これにより、以下で説明するように、残溝量をより精度よく算出することが可能となる。本例における標識Ｍは、図４のＣに示すように、溝の壁Ｗ上に設けられた平行な二本の直線であるが、標識Ｍは例えば、溝の底ＢＴを０として、タイヤＴの表面に向かうに従い増加する数字とともに表現される目盛り等、残溝量を直接的に示すものであってもよい。この場合制御部１１は、標識Ｍが示す数字、又は該数字に対応する値を、ステップＳ６において残溝量として出力してもよい。標識Ｍは、残溝量に応じて記号又は色等が異なるものであってもよい。標識Ｍは、壁Ｗから盛り上がった凸部または壁Ｗに刻まれた凹部により形成されてもよい。

　ステップＳ３において、制御部１１は、移動手段の特徴を示す特徴情報を取得する。本例では、特徴情報は、タイヤＴの直径、幅方向の長さ、種類、形等の、タイヤＴの特徴を示す任意の情報を含む。制御部１１は、任意の画像解析技術により、ステップＳ１で取得した画像に基づいてタイヤの種類等を解析し、特徴情報として取得してもよい。

　ステップＳ４において、制御部１１は、移動手段の特徴を示す特徴情報に基づいて、生成する複数の断面プロファイルＰの数及び間隔の少なくとも一方を決定する。これにより、例えば幅方向の距離が長いタイヤは自動的に断面プロファイルを多く生成することが可能となり、様々な種類の移動手段に応じた断面プロファイルを用いた残溝量の解析を効率化できる。例えば制御部１１は、特徴情報が示すタイヤの特徴と、断面プロファイルＰの数又は間隔を予め対応付けた情報を記憶部１２から読出し、当該情報に基づいて断面プロファイルＰの数及び間隔の少なくとも一方を決定する。例えば該情報が、タイヤの種類Ａに対応付けて、断面プロファイルＰの間隔をＸミリメートル、断面プロファイルをＹ枚と示す場合、制御部１１は、生成する断面プロファイルＰの間隔をＸミリメートル、枚数をＹ枚とすることを決定する。例えば制御部１１は、特徴情報が示す移動手段としてのタイヤの幅が広い程、断面プロファイルＰの枚数を多く決定してもよい。制御部１１は、入出力部１４を介して、ユーザから直接、断面プロファイルの枚数又は間隔を示す値を受け付けてもよい。

　制御部１１は例えば、検出した標識Ｍの位置から、タイヤＴの幅方向であって互いに異なる方向に所定の間隔で、任意の複数の断面プロファイルＰを生成することを決定してもよい。制御部１１は例えば、標識Ｍの単位長さあたりに生成する断面プロファイルＰの枚数を示す情報を記憶部１２から読出し、当該枚数の断面プロファイルＰを生成することを決定してもよい。

　ステップＳ５において、制御部１１は、標識Ｍが検出された位置における、移動手段の断面の輪郭を示す断面プロファイルＰを生成する。これにより、データ量の少ない断面プロファイルを用いることができ、効率的な溝残量の変化の解析が可能となる。制御部１１は、任意の画像処理技術を用いて断面プロファイルＰを生成する。本例では断面プロファイルＰは点群データ又はメッシュデータである。制御部１１は、ステップＳ１で取得した画像が二次元の画像である場合、フォトグラメトリ等により点群データを生成してもよい。

　本例では制御部１１は、ステップＳ４で決定した数及び間隔の断面プロファイルＰであって、タイヤＴの幅方向に沿った直線Ｌに垂直な平面を有する断面プロファイルＰを生成する。これにより、以下で説明するように、幅方向で互いに異なる位置の断面プロファイルを複数生成した場合に、当該複数の断面プロファイルを並べて、残溝量の変化を解析し、移動手段の表面の摩耗の傾向を把握することが容易となる。例えば制御部１１は、該平面上の点群データを連続した線として抽出したラインプロファイルを、断面プロファイルＰとして生成してもよい。図５に、ステップＳ２で検出した標識Ｍの位置と、タイヤＴの幅方向に沿った直線Ｌとを示す。図５に示すように、制御部１１は、図４のＣで検出された標識Ｍの位置から、タイヤＴの幅方向であって互いに異なる方向に所定の間隔Ｉで、断面プロファイルＰ１からＰ５を生成する。断面プロファイルＰ１からＰ５は、タイヤＴの幅方向に沿った直線Ｌに垂直な平面Ｐ５１をそれぞれ有する。図５の平面Ｐ５１は、断面プロファイルＰの平面の一部を表す。図５の断面プロファイルＰ１からＰ５は、断面プロファイルＰのそれぞれの輪郭の一部を示す。制御部１１は、標識Ｍに代えて又は加えて、標識ＭＢの位置に基づいて断面プロファイルＰを生成してもよい。

　これに限られず、制御部１１は、画像が示すタイヤＴの表面から、任意の画像処理技術により近似平面、又は近似曲面を生成した後、該近似平面に垂直な平面を有する断面プロファイルＰを生成してもよい。

　制御部１１は、ステップＳ１で取得した三次元の画像が点群データ又はメッシュデータである場合に、該点群データ又はメッシュデータの欠損の程度が低い、又は欠損が無い領域において、断面プロファイルＰを生成してもよい。制御部１１は、該点群データの密度が所定値以上である欠損が無いと判断してもよい。制御部１１は、ステップＳ４で決定した枚数に関わらず、点群データ又はメッシュデータの欠損がない領域まで、生成する断面プロファイルＰの幅方向の数を増やしてもよい。

　このようにして制御部１１は、少なくとも１つの断面プロファイルとして、タイヤＴの互いに異なる幅方向の位置における、複数の断面プロファイルを生成する。これにより、例えば複数の断面プロファイルを組み合わせて立体的に再構成し、分析及び解析することが容易となる。

　ステップＳ６において、制御部１１は、残溝量を算出する。本実施形態では、制御部１１は、生成した断面プロファイルＰに基づいて残溝量を算出する。制御部１１は、任意の画像解析技術を用いて断面プロファイルＰから残溝量を算出する。例えば制御部１１は、断面プロファイルＰの凹部と凸部とのベースラインを検出し、該ベースラインに基づいて凹部と凸部とのピーク・ツー・ピークの差分量を残溝量として算出してもよい。例えば制御部１１は、極座標変換により、断面プロファイルＰをタイヤの半径と偏角との座標軸を用いて表し、凹部と凸部とのピーク・ツー・ピークの差分量を残溝量として算出してもよい。

　制御部１１は、断面プロファイルＰごとに残溝量としての溝の深さを算出してもよいし、生成した複数の断面プロファイルＰのそれぞれの溝残量の平均値を、溝残量として算出してもよい。残溝量としての溝の深さの単位はセンチメートル、ミリメートル等であってもよい。制御部１１は、複数の断面プロファイルＰを生成した場合、該複数の断面プロファイルＰのタイヤの径内側方向の凹部に相当する線が連結して立体的な溝の形状を成すとき、当該溝の体積を残溝量として算出してもよい。残溝量の体積の単位は立法センチメートル等の単位であってもよい。図６は、制御部１１が生成した断面プロファイルＰ１の全体の構成例を示す図である。図６のＺ３は、断面プロファイルＰ１を部分的に拡大し、制御部１１が算出する残溝量としての溝の深さＲＴＤを、両端矢印で示す。

　これに限られず、残溝量の算出には任意の手法が採用されてよい。例えば標識Ｍが溝の深さに関連する色又は形状等を有する標識である場合、制御部１１は、当該色又は形と、溝の深さとを対応付けて残溝量を示す情報を記憶部１２から読出すことで残溝量を算出してもよい。例えば標識Ｍが溝の深さを数字又は目盛り線で示す標識であり、図５で示す標識Ｍのように、タイヤの径方向の異なる位置に平行に設けられている場合に、制御部１１は、径外側方向に設けられている標識Ｍの値を画像から検出して、残溝量として算出してもよい。

　ステップＳ７において、制御部１１は、断面プロファイルＰ及び算出した残溝量を出力する。本実施形態では、制御部１１は、ステップＳ５で生成した断面プロファイルＰ及びステップＳ６で算出した残溝量を入出力部１４を介して出力する。これにより、ユーザに対し断面プロファイルＰ及び残溝量が通知される。その後、制御部１１の処理の動作は終了する。

　＜プログラム＞
　上述した測定装置１０として機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal Computer）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。

　コンピュータは、プロセッサと、記憶部と、入力部と、出力部と、通信部と、を備える。プロセッサは、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）などであり、同種又は異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。プロセッサは、記憶部からプログラムを読み出して実行することで、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。なお、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェアで実現することとしてもよい。入力部は、ユーザの入力操作を受け付けてユーザの操作に基づく情報を取得する入力インタフェースであり、ポインティングデバイス、キーボード、マイクなどである。出力部は、情報を出力する出力インタフェースであり、ディスプレイ、スピーカなどである。通信部は、外部の装置と通信するための通信インタフェースであり、例えばＬＡＮインタフェースである。

　プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性（non-transitory）の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどであってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

　上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本開示は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを統合したり、１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。また、実施形態のフローチャートに記載の複数のステップを１つに統合したり、１つのステップを分割したりすることが可能である。

国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）への貢献

持続可能な社会の実現に向けて、ＳＤＧｓが提唱されている。本発明の一実施形態は「Ｎｏ．９＿産業と技術革新の基盤を作ろう」および「Ｎｏ．１２＿つくる責任、つかう責任」および「Ｎｏ．１３＿気候変動に具体的な対策を」などに貢献する技術となり得ると考えられる。

１０　測定装置
１１　制御部
１２　記憶部
１３　通信部
１４　入出力部
２０　カメラ
３０　ネットワーク
 

Claims (8)

1. 　タイヤを含む移動手段が撮像された画像から、前記移動手段の溝の表面に設けられた少なくとも一つの標識を検出し、
   　検出した前記標識に基づいて前記移動手段の残溝量を算出する制御部を備える、測定装置。
2. 　請求項１に記載の測定装置であって、
   　前記標識は前記溝の深さに関連する標識である、測定装置。
3. 　請求項１又は２に記載の測定装置であって、
   　前記制御部は、前記画像に基づいて、前記標識が検出された位置における、前記移動手段の断面の輪郭を示す少なくとも１つの断面プロファイルを生成する、測定装置。
4. 　請求項３に記載の測定装置であって、
   　前記断面プロファイルは、前記タイヤの幅方向に沿った直線に垂直な平面を有する、測定装置。
5. 　請求項４に記載の測定装置であって、
   　前記制御部は、前記少なくとも１つの断面プロファイルとして、互いに異なる前記幅方向の位置における、複数の断面プロファイルを生成する、測定装置。
6. 　請求項５に記載の測定装置であって、
   　前記制御部は、前記移動手段の特徴を示す特徴情報に基づいて、生成する前記複数の断面プロファイルの数及び間隔の少なくとも一方を決定する、測定装置。
7. 　コンピュータが実行する測定方法であって、
   　移動手段が撮像された画像から、前記移動手段の溝の表面に設けられた標識を検出することと、
   　検出した前記標識に基づいて前記移動手段の残溝量を算出することと、
   を含む、測定方法。
8. 　コンピュータを、請求項１又は２に記載の測定装置として機能させるためのプログラム。
    

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