專利名稱：使用連續(xù)b樣條變形預(yù)處理輪胎表面的三維圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪胎制造領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及以下問(wèn)題:在生產(chǎn)處理中或末期目視檢查輪胎以確定它們是否符合為了將被制備的所述輪胎的用途建立的控制基準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
執(zhí)行這些處理采用的方法通常涉及將被檢查的輪胎表面的二維或三維圖像與所述輪胎表面的二維或三維的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較。這些方法的普遍原理涉及在將被檢查的輪胎的圖像或表面與基準(zhǔn)表面或圖像之間建立對(duì)應(yīng)，例如通過(guò)將它們重疊，以通過(guò)分析兩個(gè)圖像或兩個(gè)表面之間的差別確定模制異常。以輪胎為例，所述表面的基準(zhǔn)圖像可例如來(lái)自源于輪胎的設(shè)計(jì)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，或者更通常地，源于用于描述和制造固化模具的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，設(shè)計(jì)所述模具本身是為所述輪胎給出其最后定形的形狀。在能夠確定輪胎表面的三維凸紋的采集系統(tǒng)的幫助下，可按已知方式獲得輪胎表面的三維圖像。將基準(zhǔn)表面和將被評(píng)價(jià)的輪胎表面匹配的步驟使用必須適于這類對(duì)象的特定情況的方法。因此，作為實(shí)例，公開(kāi)US5715166描述了為了將基準(zhǔn)表面與給定對(duì)象的三維圖像匹配進(jìn)行的變換，所述變換使用諸如旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)的轉(zhuǎn)換函數(shù)。當(dāng)該方法用于匹配諸如金屬部件的不可變形的固體對(duì)象(在這種情況下認(rèn)為是無(wú)限剛性的)時(shí)，應(yīng)用該方法可獲得良好效果。因?yàn)檩喬サ目勺冃翁匦远粚⒃摲椒ㄓ糜谳喬?。更加具體地涉及針對(duì)輪胎的檢查設(shè)計(jì)的應(yīng)用的公開(kāi)EP1750089提出將將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面劃分為基本上對(duì)應(yīng)于諸如一個(gè)字母或一組字母的標(biāo)記兀件的表面的尺寸減小的表面部分，并且隨后以一個(gè)位于另一個(gè)之上的方式滑動(dòng)基準(zhǔn)表面的所述表面部分和將被檢查的表面的所述表面部分，以確定在兩個(gè)表面部分的凸紋的輪廓之間的最佳匹配。在執(zhí)行這種局部重設(shè)之后，將兩個(gè)表面部分互相比較以確定在對(duì)應(yīng)于表面部分的區(qū)中將被檢查的輪胎相對(duì)于基準(zhǔn)的符合度。雖然在該公開(kāi)中描述的算法具有以下優(yōu)點(diǎn)，即在一定程度上摒棄了模型和將被評(píng)價(jià)的真實(shí)輪胎之間的位置差別，以及摒棄了在不同外胎之間安裝和充氣的差別，在它們?nèi)匀话阉霰砻娌糠直茸鲃傂栽矫?，它們與公開(kāi)US5715166中描述的那些相近。具體地說(shuō)，據(jù)觀察，從模具中脫離的輪胎因?yàn)闃?gòu)成其的材料的彈性特性不能準(zhǔn)確匹配在其中已執(zhí)行了模制和固化操作的模具的凹入(反向)圖像。在冷卻時(shí)材料的熱收縮行為下當(dāng)輪胎脫離固化壓機(jī)時(shí)變形。此外，當(dāng)安裝和充氣時(shí)，增強(qiáng)層片位于它們的最終位置并且充氣的輪胎的平衡曲線不一定匹配固化模具的曲率。另外，據(jù)發(fā)現(xiàn)，有必要進(jìn)行基準(zhǔn)表面的圖像和將被檢查的輪胎表面的采集的圖像的非常精確的預(yù)先調(diào)整，以將兩個(gè)表面匹配，從而從中獲得由所述生產(chǎn)結(jié)果所得的輪胎的一致性的相關(guān)信息。
在公開(kāi)W02009077539中描述的方法提出，為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，進(jìn)行基準(zhǔn)表面的變換系數(shù)不等于I的仿射變換，以使得其與將被檢查的表面一致，這個(gè)過(guò)程等同于沿著所述表面的特定方向執(zhí)行可變彈性變形，從而不同于縮放的簡(jiǎn)單變化。然而，據(jù)觀察，因?yàn)樵摲椒ㄊ顾霰砻鎯H沿著一個(gè)優(yōu)選方向變形的事實(shí)而使該方法不可能進(jìn)行所述表面的完美重疊所需的調(diào)整，同時(shí)還觀察到，當(dāng)掃過(guò)輪胎的圓周時(shí)可沿著不同方向發(fā)生這些彈性變形。該簡(jiǎn)化隨后在將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的比較過(guò)程中可導(dǎo)致不正確的判斷。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明的方法用于通過(guò)與三維基準(zhǔn)表面的比較來(lái)檢查輪胎表面的一部分，所述表面包括凸紋標(biāo)記，且所述方法包括以下步驟:確定將被檢查的表面的三維外形，提取圖形元素的輪廓，設(shè)置將被檢查的表面上的特征點(diǎn)，并且這些點(diǎn)與基準(zhǔn)表面的對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)成對(duì)，以生成一組成對(duì)的點(diǎn)的組合。該方法的特征在于:通過(guò)將基準(zhǔn)表面的特征點(diǎn)與第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，將所述第一重設(shè)的B樣條表面與基準(zhǔn)表面關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)移動(dòng)第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)使基準(zhǔn)表面變形，以將它們重疊在與它們成對(duì)的將被檢查的表面的特征點(diǎn)上?！癇樣條表面”意指圍繞Pierre B6zier和Paul de Casteljau的工作研發(fā)的樣條表面，并且就它們的原理而言，它們與在以下文獻(xiàn)中的解釋一樣，文獻(xiàn)即:由Ellipses出版社出版的 G.Demengel 和 JP Pouget 的工作 “ModSles de Bezier, des B-splines et desNURBS(貝齊爾、B樣條和NURBS模型)”，或者L.Piegl和W.Tiller的出版物The Nurbs Book(第二版)(Springer出版社,第2-3章)。另外,通過(guò)擴(kuò)展,在當(dāng)前描述的上下文中，B樣條表面意指在控制點(diǎn)的幫助下參數(shù)化的所有表面，諸如NURBS (非均勻有理基礎(chǔ)樣條)表面，T樣條表面等。使用B樣條表面以使基準(zhǔn)圖像的輪廓變形使得可以把將被檢查的表面的圖形元素與基準(zhǔn)表面的圖形元素匹配，從而當(dāng)將被檢查的表面與基準(zhǔn)表面比較差別時(shí)最小化判斷誤差。優(yōu)選地，為了減少計(jì)算時(shí)間，明智的是，在提取圖形輪廓之前，展平將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的徑向外形。另外，為了減少對(duì)源于用于數(shù)字化將被檢查的表面的裝置的數(shù)據(jù)的處理，在提取圖形輪廓之前，還可將相對(duì)于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線表示的將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的圖像的極坐標(biāo)變換為笛卡爾坐標(biāo)。另外，為了減少計(jì)算操作量，在提取圖形輪廓之前的步驟中，可以有用的是，將關(guān)于每個(gè)三維圖像的凸紋的數(shù)據(jù)變換為灰度，以獲得將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的二維圖像。這樣，在二維空間中執(zhí)行數(shù)字處理并因此減少計(jì)算。
一旦在第一重設(shè)的B樣條表面的幫助下執(zhí)行基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓的第一次變形，可重設(shè)存在的差別。在這種情況下，可執(zhí)行更精細(xì)的重設(shè)，其中基準(zhǔn)表面和將被檢查的表面被劃分為圖形元素，并且包括第二組控制點(diǎn)的基本B樣條表面與變換后的基準(zhǔn)表面的每個(gè)圖形元素相關(guān)聯(lián)，以及通過(guò)修改基本B樣條表面的第二控制點(diǎn)的位置進(jìn)行基準(zhǔn)表面的每個(gè)圖形元素的輪廓的第二次變形，以最小化在基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓和將被檢查的表面的圖形元素的對(duì)應(yīng)輪廓之間的距離。如果存在定位差別，則還可通過(guò)增加控制點(diǎn)的數(shù)量再細(xì)分所述基本B樣條表面，以將第三組控制點(diǎn)與對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)表面的每個(gè)再細(xì)分的圖形元素的再細(xì)分的B樣條表面關(guān)聯(lián)起來(lái)。為了減少計(jì)算時(shí)間，可以有用的是，在第一次變形之后，僅在影響不正確地重設(shè)的基準(zhǔn)表面的輪廓的點(diǎn)的第二組控制點(diǎn)周圍執(zhí)行該再細(xì)分。通過(guò)修改再細(xì)分的B樣條表面的控制點(diǎn)的位置執(zhí)行基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓的第三次變形，以最小化基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓和將被檢查的表面的圖形元素的輪廓之間的距離。隨后提供根據(jù)本發(fā)明的檢查方法以通過(guò)將描述將被檢查的表面的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與描述基準(zhǔn)表面的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行比較估計(jì)將被檢查的區(qū)的一致性，其中所述基準(zhǔn)表面在第一、第二或第三次變形的幫助下修改。本發(fā)明還涉及一種檢查輪胎表面的設(shè)備，其包括使得可確定將被檢查的表面的三維外形的裝置、存儲(chǔ)描述基準(zhǔn)表面的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置和能夠應(yīng)用所述計(jì)算算法的計(jì)算機(jī)計(jì)算裝置，所述算法包括以下步驟:確定將被檢查的表面的三維外形，提取圖形元素的輪廓，設(shè)置將被檢查的表面上的特征點(diǎn)，并且這些點(diǎn)與基準(zhǔn)表面的對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)成對(duì)，以生成一組成對(duì)的點(diǎn)的組合，通過(guò)將基準(zhǔn)表面的特征點(diǎn)與第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，將所述第一重設(shè)的B樣條表面與基準(zhǔn)表面關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)移動(dòng)第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)使基準(zhǔn)表面變形，以將它們重疊在與它們成對(duì)的將被檢查的表面的特征點(diǎn)上。


以下描述的目的是基于附圖和說(shuō)明性圖1至圖8給出實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的主要步驟的細(xì)節(jié)，圖中:圖1表示在該圖像的展開(kāi)圖像和基準(zhǔn)表面的凸紋元素的輪廓的2D圖像；圖2表示確定展平外形的步驟的示圖；圖3和圖4示出了方位重設(shè)的步驟；圖5示出了特征點(diǎn)的選擇；
圖6示出了形成第一組控制點(diǎn)的特征點(diǎn)對(duì)；圖7示出了基本B樣條表面和第二組控制點(diǎn)的實(shí)例；圖8示出了通過(guò)修改第二組控制點(diǎn)的控制點(diǎn)位置，使包括在基本表面中的圖形元素的輪廓的變形；圖9是實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的主要步驟的示圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的檢查方法涉及輪胎表面的包括凸紋標(biāo)記的部分?！巴辜y標(biāo)記”意指位于側(cè)壁或內(nèi)表面的諸如圖或字母數(shù)字符號(hào)的元素、形成單詞或數(shù)字的符號(hào)序列、諸如裝飾性圖案或圖、凹槽的表意符號(hào)的象征性符號(hào)或者胎面的其它雕刻圖案。隨后，用戶按照已知方式尋求獲得可以表征將被檢查的表面的三維表面的數(shù)據(jù)。為了執(zhí)行該操作，在白光或通過(guò)源于激光束的光形成的特定波長(zhǎng)的光的幫助下照明所述表面，并且在諸如矩陣相機(jī)的采集裝置的幫助下捕獲所述表面反射的光。還可使用激光三角測(cè)量法，激光三角測(cè)量法的三維傳感器的原理在二維上可與線性相機(jī)的原理相同。將被檢查的輪胎安裝在裝置上使得可以設(shè)置其相對(duì)于采集系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)使輪胎繞其旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于采集系統(tǒng)執(zhí)行一次完整的旋轉(zhuǎn)，獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)在通過(guò)合適的和已知的計(jì)算裝置處理之后，其表示將被檢查的表面的三維坐標(biāo)，并隨后通過(guò)三維空間中的一組點(diǎn)具體化。以下描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例更具體地涉及檢查通常具有標(biāo)記和所有類型的圖形圖案的輪胎側(cè)壁。然而，當(dāng)存在換位時(shí)，可按照相同的方式使用所用技術(shù)檢查內(nèi)部或胎面。用作基準(zhǔn)的表面可源于輪胎的三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，或者優(yōu)選地源于用于固化模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，并且更具體地說(shuō)源于用于蝕刻用于模制所述側(cè)壁并帶有空心標(biāo)記的外殼的數(shù)據(jù)。如上所述，有價(jià)值的是，有效地實(shí)施所述方法以簡(jiǎn)化通過(guò)執(zhí)行多個(gè)先前的簡(jiǎn)化步驟將要進(jìn)行的計(jì)算。例如，可以適當(dāng)?shù)剡x擇其中將表示出基準(zhǔn)表面和將被檢查的表面的點(diǎn)的三維坐標(biāo)的坐標(biāo)系，從而允許簡(jiǎn)單的投影能夠減少將要研究的空間的維數(shù)。另外，設(shè)置成使得OX, 0Y, OZ直角坐標(biāo)系表不將被分析的表面的三維X, y, z坐標(biāo)，在所述直角坐標(biāo)系中，軸線OZ與輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線基本上難以區(qū)分。然后，可相對(duì)于軸線OX和OY把將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的P，Θ類型的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，這涉及到如圖1所示地展開(kāi)表面。對(duì)此，充分地認(rèn)為P值對(duì)應(yīng)于沿著軸線0Y’的值，而Θ值對(duì)應(yīng)于沿著軸線0X’的坐標(biāo)。坐標(biāo)系OX’Y’本身是直角坐標(biāo)系。另一簡(jiǎn)化涉及到將三維表面展平。因此，應(yīng)該在徑向平面中確定表面的曲線的平均外形。由軸線OZ和0Χ’形成的平面中的所有點(diǎn)都被投影，如圖2所示，這對(duì)應(yīng)于在徑向平面中的投影。平均徑向外形的形狀將通過(guò)該徑向平面中的點(diǎn)云的形狀給定，在該徑向平面中，通過(guò)對(duì)沿著OZ方向的值取平均可提取平均曲線。通過(guò)再次展開(kāi)該平均徑向外形獲得的表面基本對(duì)應(yīng)于其上不具有凸紋標(biāo)記的輪胎表面。隨后，針對(duì)角Θ的每個(gè)值，充分減去平面OX’Z中表示的坐標(biāo)的該平均徑向外形的值以獲得上面確定的所述展開(kāi)表面的展平結(jié)果，其中僅凸紋元素具有沿著軸線OZ的值。通過(guò)檢測(cè)表示在所述表面上形成的凸紋標(biāo)記的外形的局部變化，通過(guò)沿著確定的路線(例如徑向線)跟隨表面的外形也可執(zhí)行展平。接著，在應(yīng)用過(guò)濾器以去除異常變化和關(guān)于僅發(fā)生曲率變化的緩慢變化之后，在僅顯現(xiàn)與標(biāo)記對(duì)應(yīng)的凸紋元素的平表面上充分再現(xiàn)這些變化。另外，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可將灰度值分配到沿著軸線OZ的值。這樣，接下來(lái)給出表面的二維圖像，在所述表面上，凸紋元素在視覺(jué)上相對(duì)于平均表面的顏色分離。灰度的亮度與點(diǎn)相對(duì)于表面的平均凸紋的高度成比例。根據(jù)上面解釋的方法之一，可執(zhí)行后一種簡(jiǎn)化，并在展平表面上取得相似結(jié)果。圖3示出了這些簡(jiǎn)化的結(jié)果，這些簡(jiǎn)化更具體地說(shuō)適于處理輪胎側(cè)壁并應(yīng)用于已展開(kāi)、展平并轉(zhuǎn)化為灰度圖像的將被檢查的表面。針對(duì)其一部分，圖4表示基準(zhǔn)表面的展開(kāi)和展平的圖像。還可相對(duì)于將被檢查的表面的圖像重設(shè)基準(zhǔn)表面的圖像。因此，如圖3和圖4所示預(yù)先確定在所述表面上僅出現(xiàn)一次的字母數(shù)字符號(hào)或圖案的集合。當(dāng)這些符號(hào)位于兩個(gè)圖像中時(shí)，在這兩個(gè)符號(hào)或一系列符號(hào)之間估計(jì)角度(annular)差Λ α，并且通過(guò)使這些角度值的起點(diǎn)穿過(guò)這些符號(hào)在軸線0Χ’(表示角度值Θ)上執(zhí)行坐標(biāo)的變化。一旦完成這些簡(jiǎn)化，則生成在基準(zhǔn)表面和在將被檢查的表面上呈現(xiàn)的每個(gè)圖形元素的輪廓的映射圖。使用常規(guī)的Deriche算法執(zhí)行這個(gè)操作，可參照出版物1987年4月的計(jì)算機(jī)視覺(jué)(Computer Vision)(卷I第167-187頁(yè),標(biāo)題為“利用Canny準(zhǔn)則導(dǎo)出遞歸執(zhí)行的最佳邊緣檢測(cè)器(Using Canny’s criteria to derive a recursively implementedoptimal edge detector)，，)。隨后，用戶將要通過(guò)定義第一組控制點(diǎn)來(lái)定義表示基準(zhǔn)表面的第一 B樣條表面。為此，與將被檢查的表面的可容易識(shí)別的圖案關(guān)聯(lián)的特征點(diǎn)位于將被檢查的表面上。例如，可使用以O(shè)CR (光學(xué)符號(hào)識(shí)別)更為熟知的常規(guī)光學(xué)符號(hào)識(shí)別方法，以標(biāo)識(shí)和定位出現(xiàn)在所述表面上的字母數(shù)字符號(hào)以及相關(guān)的文字。在將字母數(shù)字符號(hào)、文字或圖案布置在基準(zhǔn)表面的圖像上和將被檢查的表面的圖像上之后，在兩個(gè)表面上呈現(xiàn)的符號(hào)、文字或圖案被關(guān)聯(lián)起來(lái)。因此，參照?qǐng)D5，在基準(zhǔn)圖像上位于靠近胎圈位置的單詞“RADIAL”與位于將被檢查的圖像的相同區(qū)域中的單詞“RADIAL”相關(guān)聯(lián)。確定在每個(gè)符號(hào)上或在每個(gè)圖案上呈現(xiàn)的一組特征點(diǎn)P。作為實(shí)例，通過(guò)骨架線的分支線的交叉形成這些點(diǎn)或者通過(guò)所述分支線的端點(diǎn)形成這些點(diǎn)。如圖5所示,這些點(diǎn)的位置是精確的，其中基準(zhǔn)圖像的“RADIAL”的L的左下角相關(guān)聯(lián)的特征點(diǎn)與將被檢查的圖像的“RADIAL”的第一個(gè)L的左下角相關(guān)聯(lián)?；鶞?zhǔn)表面的圖像的特征點(diǎn)和將被檢查的表面的圖像的特征點(diǎn)兩兩關(guān)聯(lián)以形成成對(duì)的特征點(diǎn)對(duì)。根據(jù)可在凸紋標(biāo)記上找到的可能的異常，而且因?yàn)榭稍趹?yīng)用光學(xué)符號(hào)識(shí)別方法的每個(gè)步驟執(zhí)行的連續(xù)排斥(re jection),成對(duì)的特征點(diǎn)的數(shù)量從一個(gè)維度至另一維度可變，并也可在同一個(gè)輪胎的兩次連續(xù)分析之間改變，當(dāng)識(shí)別準(zhǔn)則未完全滿足時(shí)產(chǎn)生其自身錯(cuò)誤。
理想情況下，成對(duì)的特征點(diǎn)分布在整個(gè)將被檢查的表面上，如圖6所示。然后，第一重設(shè)的B樣條表面與基準(zhǔn)表面的所有特征點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，同時(shí)認(rèn)為這些特征點(diǎn)形成所述重設(shè)的B樣條表面的第一組控制點(diǎn)。隨后將所述基準(zhǔn)表面的每個(gè)點(diǎn)參數(shù)化為第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)位置的線性組合。P1將指定形成第一組控制點(diǎn)的所有控制點(diǎn)，并且P1將是在限定基準(zhǔn)表面的點(diǎn)的位置的坐標(biāo)系中限定這些控制點(diǎn)的位置的一組參數(shù)。隨后，通過(guò)常規(guī)采樣將基準(zhǔn)表面輪廓離散化為有限的點(diǎn)的組'Ω10隨后，將這些點(diǎn)的每個(gè)的位置定義為第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)的位置的線性組合。通過(guò)B樣條表面的控制點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的所述組'Ω I進(jìn)行參數(shù)化，'Ω I (P1)指定針對(duì)參數(shù)組P1的'Q1的點(diǎn)采用的構(gòu)造。B樣條表面的控制點(diǎn)(并且因此P1)的位置的修改導(dǎo)致基準(zhǔn)表面的變形，該變形和與其相關(guān)的B樣條表面所受的變形相似。該變形被稱為,Ω i的B樣條變形。下一步驟涉及通過(guò)修改對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)表面的特征點(diǎn)的重設(shè)B樣條表面的第一組控制點(diǎn)的控制點(diǎn)的位置使基準(zhǔn)表面變形，以將它們重疊到與其成對(duì)的將被檢查的表面的特征點(diǎn)上。相對(duì)簡(jiǎn)單地實(shí)施該第一次變形，但如上所述，在選擇控制點(diǎn)時(shí)需要特別注意。具體地說(shuō)，重要的是，控制點(diǎn)的數(shù)量要足夠并且它們?cè)诒砻嫔暇鶆虻胤植?，以確保變形使得其可使基準(zhǔn)表面和將被檢查的表面最佳重疊。當(dāng)情況不是這樣時(shí)，則如果需要的話可在基準(zhǔn)表面的圖形元素和將被檢查的表面的圖形元素之間執(zhí)行更精細(xì)的重設(shè)。該步驟使得可以將基準(zhǔn)表面的圖形元素的形狀更精確地調(diào)整為在將被檢查的表面中含有的相同圖形元素的準(zhǔn)確形狀。首先，將基準(zhǔn)表面劃分為含有一個(gè)或多個(gè)圖形元素的基本表面。在這個(gè)實(shí)例中，“圖形元素”意指字母、裝飾性圖案或一組小尺寸的字母?；綛樣條表面與如圖7所示完全覆蓋所述圖形元素的每個(gè)圖形元素相關(guān)聯(lián)。該表面通過(guò)限定NXM個(gè)控制點(diǎn)的N行M列形成的控制網(wǎng)格參數(shù)化。所述控制點(diǎn)屬于基準(zhǔn)表面。通常，行和列均勻分布。作為實(shí)例，當(dāng)在方形形狀的基本表面中包括圖形元素時(shí)，它們形成4x4或5x5類型的尺寸減小的網(wǎng)格。在以下等式中，指數(shù)2表示其涉及被設(shè)計(jì)為執(zhí)行基本表面的精細(xì)重設(shè)的第二組控制點(diǎn)和第二次變形。在下文中，P2將表示形成第二組控制點(diǎn)的所有控制點(diǎn)，而P2將是在限定基準(zhǔn)表面的點(diǎn)的位置的坐標(biāo)系中限定這些控制點(diǎn)的位置的參數(shù)組。如在前述重設(shè)步驟中，通過(guò)規(guī)則地采樣將布置在所述基本表面中的圖形元素的輪廓(在圖7中所示的情況下為字母D的輪廓)離散化到有限的點(diǎn)的組，Ω2中。為這些點(diǎn)的每一個(gè)增加在該點(diǎn)的輪廓的取向信息項(xiàng)。隨后，將這些取向的點(diǎn)的每個(gè)的位置定義為B樣條表面的控制點(diǎn)的位置的線性組合。相似地，根據(jù)B樣條表面的控制點(diǎn)的位置表示這些點(diǎn)的每個(gè)的取向。通過(guò)B樣條表面的控制點(diǎn)將取向的點(diǎn)的組'02參數(shù)化，'Ω 2 (P2)指定針對(duì)參數(shù)組P2的'Ω 2的點(diǎn)采取的構(gòu)造。下一步驟涉及通過(guò)修改基本B樣條表面的第二組控制點(diǎn)的控制點(diǎn)位置使基準(zhǔn)表面的每個(gè)圖形元素的輪廓變形以(與第一次變形不同)最小化基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓和將被檢查的表面的圖形元素的與其對(duì)應(yīng)的輪廓之間的距離。如圖8所示，B樣條表面的控制點(diǎn)的位置(因此，P的位置)的修改導(dǎo)致所述圖形元素的C Ω的)B樣條變形。如圖8所示，B樣條表面的控制點(diǎn)的位置(因此，p2的位置)的修改導(dǎo)致所述圖形元素的變形，該變形和與其關(guān)聯(lián)的所述B樣條表面經(jīng)受的變形相似。該變形被稱作'02的8樣條變形。為了有效地執(zhí)行該優(yōu)化，明智的是，針對(duì)圖形元素的每個(gè)輪廓定義距離的映射圖，其中圖像的像素值表示從該像素至在圖像中最靠近輪廓的像素的距離。該方法由
H.G.Barrow> J.M.Tenenbaum、R.C.Baum和H.C.Wolf在人工智能977國(guó)際聯(lián)合會(huì)議會(huì)報(bào)第659-663 頁(yè)(Proc. 1nt.Joint Conf.Artificial Intelligence977, p.659-663)的文章“參數(shù)對(duì)應(yīng)和斜面匹配；用于圖像匹配的兩種技術(shù)(Parametric correspondence and chamfermatching; two techniques for image matching)”中描述。該優(yōu)化算法的值依賴于其簡(jiǎn)化。為了增大精確度和穩(wěn)健性，通過(guò)采用沿著給定方向取向的距離映射圖，可在距離的映射圖的構(gòu)造中添加特定約束。隨后，被考慮的距離對(duì)應(yīng)于從所述點(diǎn)沿著基本對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)位于其上的線段(segment)的方向的給定方向至最靠近的輪廓的距離。ClarkF.0lson和Daniel P Huttenlocher在1997年I月的IEEE圖像處理會(huì)報(bào)第6卷第I篇(IEEE, Transactions on Image處理ing, Vol6, N0.1)的文章“通過(guò)匹配定向邊緣像素的目標(biāo)識(shí)別(Target Recognition by Matching Oriented Edge pixels)” 中以一個(gè)實(shí)例描述該方法。使用該技巧以通過(guò)“過(guò)濾掉”對(duì)于精確的重設(shè)來(lái)說(shuō)不是非常相關(guān)的輪廓來(lái)使得獲得的結(jié)果更可靠。L2指基本B樣條表面的位置自由的所有控制點(diǎn)，位置自由是指其位置可通過(guò)重設(shè)的優(yōu)化算法來(lái)修改。F2指基本B樣條表面的位置固定的所有控制點(diǎn)，位置固定是指其位置不可通過(guò)重設(shè)的優(yōu)化算法來(lái)修改。隨后將參數(shù)組P2劃分為定義L2的控制點(diǎn)的位置的參數(shù)組I2和定義F2的控制點(diǎn)的位置的參數(shù)組f2。在下文中，符號(hào)P2(l2，f2)將用于指定參數(shù)組P在給定力矩(moment)的值。此外，R2將指代'Ω2的所有點(diǎn)，其位置受屬于L2的至少一個(gè)控制點(diǎn)的影響(假如在定義A的位置的線性組合中與Pu相關(guān)聯(lián)的系數(shù)不為零，則'Ω 2的點(diǎn)A受控制點(diǎn)Piij的影響)。符號(hào)民(&(12，4))將用于指定針對(duì)參數(shù)巧(12，0的B樣條變形，R2的點(diǎn)采用的構(gòu)造。屬于L2和F2的點(diǎn)的位置的優(yōu)化被如下初始化:L2 = P2 及 6 = 0結(jié)果:R2='Ω2此外，計(jì)算優(yōu)化處理的迭代次數(shù)的變量初始化為O。這將使得可以限制優(yōu)化處理的迭代次數(shù)。重設(shè)的'Ω2(ρ2(12, f2))的優(yōu)化涉及尋找參數(shù)組1，對(duì)于該參數(shù)組，在采集過(guò)程中，'Ω2(ρ2(12， .2))的點(diǎn)被投影為最接近它們的真實(shí)位置。
為了評(píng)價(jià)當(dāng)前重設(shè)的'Ω2(ρ2(12，f2))，定義以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)與三維基準(zhǔn)表面的比較來(lái)檢查輪胎表面的方法，所述表面包括凸紋標(biāo)記，在所述方法中: 確定將被檢查的表面的三維外形， 提取圖形元素的輪廓， 設(shè)置將被檢查的表面上的特征點(diǎn)，并且這些點(diǎn)與基準(zhǔn)表面的對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)成對(duì)，以生成一組成對(duì)的點(diǎn)的組合， 其特征在于: 通過(guò)將基準(zhǔn)表面的特征點(diǎn)與第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，將所述第一重設(shè)的B樣條表面與基準(zhǔn)表面關(guān)聯(lián)起來(lái)， 通過(guò)移動(dòng)第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)使基準(zhǔn)表面變形，以將它們重疊在與它們成對(duì)的將被檢查的表面的特征點(diǎn)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查方法，其特征在于，在提取圖形輪廓之前，展平將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的徑向外形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的檢查方法，其特征在于，在提取圖形輪廓之前，將相對(duì)于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線表示的將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的圖像的極坐標(biāo)變換為笛卡爾坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3之一所述的檢查方法，其特征在于，在提取圖形輪廓之前，與每個(gè)三維圖像的凸紋相關(guān)的數(shù)據(jù)變換為灰度，以獲得將被檢查的表面和基準(zhǔn)表面的二維圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的檢查方法，其特征在于，在通過(guò)移動(dòng)第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)使所述基準(zhǔn)表面變形之后，所述基準(zhǔn)表面和所述將被檢查的表面被劃分為圖形元素，并且 包括第二組點(diǎn)的基本B樣條表面與變換后的基準(zhǔn)表面的每個(gè)圖形元素相關(guān)聯(lián)， 通過(guò)修改基本B樣條表面的第二控制點(diǎn)的位置進(jìn)行基準(zhǔn)表面的每個(gè)圖形元素的輪廓的第二次變形，以最小化在基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓和將被檢查的表面的圖形元素的對(duì)應(yīng)輪廓之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢查方法，其特征在于，在基本B樣條表面的第二組控制點(diǎn)的幫助下，在基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓的第二次變形之后，通過(guò)增加控制點(diǎn)的數(shù)量將所述基本B樣條表面再細(xì)分，以將第三組控制點(diǎn)與再細(xì)分的B樣條表面關(guān)聯(lián)起來(lái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢查方法，其特征在于，在第二組控制點(diǎn)的幫助下，在圖形元素的變形之后，僅在影響不正確地重設(shè)的基準(zhǔn)表面的輪廓的點(diǎn)的第二組控制點(diǎn)周圍將所述基本B樣條表面進(jìn)行再細(xì)分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7之一所述的檢查方法,其特征在于,通過(guò)修改再細(xì)分的B樣條表面的第三組控制點(diǎn)的點(diǎn)的位置執(zhí)行基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓的第三次變形，以最小化基準(zhǔn)表面的圖形元素的輪廓和將被檢查的表面的圖形元素的輪廓之間的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的檢查方法，其特征在于，通過(guò)將描述將被檢查的表面的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與描述基準(zhǔn)表面的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)估計(jì)將被檢查的區(qū)的一致性，其中所述基準(zhǔn)表面在根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法的幫助下修改。
10.一種檢查輪胎表面的設(shè)備，其包括使得可確定將被檢查的表面的三維外形的裝置、存儲(chǔ)描述基準(zhǔn)表面的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置和能夠應(yīng)用計(jì)算算法的計(jì)算機(jī)計(jì)算裝置，其特征在于，所述算法包括以下步驟: 確定將被檢查的表面的三維外形， 提取圖形元素的輪廓， 設(shè)置將被檢查的表面上的特征點(diǎn)，并且這些點(diǎn)與基準(zhǔn)表面的對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)成對(duì)，以生成一組成對(duì)的點(diǎn)的組合， 通過(guò)將基準(zhǔn)表面的特征點(diǎn)與B樣條表面的控制點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，將所述B樣條表面與基準(zhǔn)表面關(guān)聯(lián)起來(lái)， 通過(guò)移動(dòng)B樣條表面的控制點(diǎn)使基準(zhǔn)表面變形， 以將它們重疊在與它們成對(duì)的將被檢查的表面的特征點(diǎn)上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)與三維基準(zhǔn)表面的比較來(lái)檢查輪胎表面的一部分的方法，所述表面包括凸紋標(biāo)記。所述方法包括以下步驟確定將被檢查的表面的三維外形；提取圖形元素的輪廓；設(shè)置將被檢查的表面上的特征點(diǎn)，并且這些點(diǎn)與基準(zhǔn)表面的對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)成對(duì)，以生成一組成對(duì)的點(diǎn)的組合；通過(guò)將基準(zhǔn)表面的特征點(diǎn)與第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，將所述第一重設(shè)的B樣條表面與基準(zhǔn)表面關(guān)聯(lián)起來(lái)；通過(guò)移動(dòng)第一重設(shè)的B樣條表面的控制點(diǎn)使基準(zhǔn)表面變形，以將它們重疊在與它們成對(duì)的將被檢查的表面的特征點(diǎn)上。
文檔編號(hào)G06K9/64GK103210417SQ201180052269
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者R·文奇蓋拉, S·布儒瓦, A·若利 申請(qǐng)人:米其林企業(yè)總公司, 米其林研究和技術(shù)股份公司