在輪胎的內(nèi)部表面上的浮凸元素特征的快速分析方法
【專利摘要】一種在輪胎的內(nèi)部表面上的浮凸元素特征的快速分析方法，所述方法包括步驟，在這些步驟的過程中：A-所述表面的三維圖像通過為圖像的每個像素分配與該點的地形海拔成比例的灰度值而捕獲，以便得到初始圖像，B-捕獲的表面的圖像轉(zhuǎn)換到正交坐標系（OXY）中，其中橫坐標軸（OX）表示圓周值，縱坐標軸（OY）表示徑向值，C-通過比較其海拔與布置在穿過相關(guān)像素（p）且在圓周方向上定向的直線上的離散且減少數(shù)目的點的海拔來為表面的每個像素而分配高度梯度值（f(p)）。
【專利說明】在輪胎的內(nèi)部表面上的浮凸元素特征的快速分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輪胎制造領(lǐng)域，并且更具體而言，本發(fā)明落入用于在制造過程期間或者在制造過程結(jié)束時檢驗輪胎的內(nèi)部外觀的操作的環(huán)境中，用于確定相對于檢驗標準的一致性的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]通過制造商研制的并且尤其意在幫助對視覺檢驗負責的操作者的自動工業(yè)輪胎檢驗裝置主要依賴于圖像處理技術(shù)。
[0003]在已知方法中，在本過程中的一個步驟為利用例如基于光學三角的原理的裝置，通過執(zhí)行聯(lián)接至激光類型的光源的2D傳感器來獲取三維的輪胎表面的圖像。
[0004]輪胎表面的地形圖像通常為二維“灰度”圖像，其中每個點(即，圖像的每個像素)與“灰度”值相關(guān)聯(lián)，該“灰度”值與該點相對于該表面的高度成比例。該灰度值能夠有效地編碼為8位或16位，或者為了更好的動態(tài)甚至編碼為32位。對于8位編碼，值255 (白色)對應于最高的高度，而值O (黑色)對應于最低的高度。那么在這種方式中，特征為浮凸的灰度圖像與黑色和白色圖像的比較能夠與灰度圖像處理相結(jié)合。
[0005]分析獲得的圖像的過程(特別是在輪胎的內(nèi)部表面的情況下)在于檢測待檢驗的表面的浮凸元素，并且在于區(qū)分異常元素與諸如在輪胎的固化過程中意在保證空氣流瀉的浮凸圖案或條紋的元素。這些浮凸元素通常在輪胎的內(nèi)部部分的平均表面之外凸出幾十毫米。
[0006]分析方法可以使用諸如形態(tài)分析的圖像處理，并且例如在專利申請FR11/54346中或者在申請W0/EP11/053284中進行描述，這兩個申請在本申請的申請日時均未公開。這些方法利用形態(tài)濾波器(諸如頂帽濾波器)執(zhí)行圖像分析程序，并且特別地適合于輪胎的內(nèi)部表面的圖像分析。文獻DE19849793，或者文獻W002/48648描述了輪胎側(cè)壁的圖像處理方法，用于通過使用頻率濾波器來區(qū)分側(cè)壁的曲率與相關(guān)于圖形元素或相關(guān)于表面異常的變化。
[0007]但是，關(guān)于這些方法，花費相當大量的計算時間，縮短這些時間永遠是有價值的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的快速分析方法的目的在于提供一種對于該問題在計算中需要更少時間消耗的替換解決方案。該方法的目標在于快速識別可能包含異常的區(qū)域。一旦識別出該區(qū)域，則能夠局部地利用上述工具進行進一步分析來重新檢查成為問題的表面。
[0009]浮凸元素的快速分析包括下面的步驟，其中:
[0010]A-通過為圖像的每個像素分配與該點的地形海拔成比例的灰度值來捕獲所述表面的三維圖像，以便得到初始圖像，
[0011]B-捕獲的表面的圖像被轉(zhuǎn)換到正交坐標系(OXY)中，其中橫坐標軸(OX)表示圓周方向，縱坐標軸(OY)表不徑向方向，[0012]C-通過比較其海拔與布置在穿過考慮的像素且在圓周方向上定向的直線上的減少數(shù)目且離散的點的海拔來為表面的每個像素分配高度梯度值。
[0013]優(yōu)選地，在步驟C的結(jié)論處，通過將零的梯度值分配給具有低于給定閾值的絕對值的海拔梯度的像素來轉(zhuǎn)換圖像。
[0014]優(yōu)選地，除了被分配所述梯度值的點之外，點的數(shù)目在I至4之間。
[0015]當內(nèi)部表面包括條紋時，在步驟C中的高度梯度的評估可以利用距離考慮的像素給定值的單個點來實現(xiàn)。該距離可以有效地基本上等于在兩個條紋之間的圓周間隔。
[0016]為了進一步的精確性，高度梯度可以在步驟C的過程中利用放置在所述像素的每一側(cè)上的四個點來評估。
[0017]當內(nèi)部表面包括條紋時，點將有利地放置在基本上分別在條紋的圓周寬度的一倍和十倍之間，以及在條紋的圓周寬度的一倍和五倍之間的距離處考慮的像素的上游和下游。
[0018]在步驟C的結(jié)論處，對于快速提取包含在根據(jù)上述方法轉(zhuǎn)換的圖像中的信息，通過將表示他們的海拔的變化的值分配給位于相同圓周橫坐標(在徑向縱坐標的兩個值Cy1, y2)之間)上的一組點，可以有效地確定圖像的縮小的圓周剖面。
[0019]根據(jù)第一選擇，在該步驟中通過得到被分配給具有相同徑向位置的每個像素的絕對梯度值的總和或平均值來確定縮小的圓周剖面。
[0020]根據(jù)第二選擇，通過計數(shù)具有非零值和具有相同徑向位置的像素的數(shù)目來確定縮小的圓周剖面。
[0021]為了提取有用信息并且確定潛在顯示異常的區(qū)域，因此能夠通過從所述縮小的圓周剖面中減去低通濾波器來解調(diào)表示縮小圓周剖面的信號，從而僅顯示幅度在所述閾值之上的元素。
[0022]當內(nèi)部表面包括條紋時，還能夠通過消除周期性元素來解調(diào)表示圓周剖面的信號。
[0023]為此，從縮小的圓周剖面中減去所述剖面的下確界，具有其從條紋的圓周外觀的周期的值的偏移。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面的描述基于圖1至圖7，其中:
[0025]-圖1為輪胎的內(nèi)部表面的浮凸的灰度圖像，
[0026]-圖2示出包括5個點的多點算子，
[0027]-圖3示出在利用包括5個點的多點處理之后的海拔變化剖面，
[0028]-圖4示出在圖3在閾值轉(zhuǎn)換之后的圖像，
[0029]-圖5示出圖4在計數(shù)非零像素之后的圖像的圓周剖面，
[0030]-圖6示出了在圖3中的圖像的前三低的灰度值的平均值上計算的圓周剖面，
[0031]-圖7示出利用低通濾波器解調(diào)的圖6的圖像，
[0032]-圖8示出通過提取條紋的周期性值來解調(diào)圖6中的圖像。
【具體實施方式】[0033]圖1中的圖像，g(P)，利用包括聯(lián)接至激光類型光源的2D傳感器的基于光學三角的原理的獲取裝置得以獲得。圖像中的每個像素p(i，j)與表示該點相對于輪胎的內(nèi)部表面的海拔的灰度值相關(guān)聯(lián)。這些局部海拔主要是由于存在條紋而導致的，該條紋意在用于使在外殼硫化過程中輪胎的內(nèi)部表面和固化薄膜之間捕獲的空氣流動。它們還可以源于異常的存在，以及在這種情況下顯示正海拔，作為負海拔。這些異常通過標記d表示在圖1至圖8中，或者被橢圓形環(huán)繞。
[0034]由于輪胎的圓形形狀，原始圖像的像素的識別通常通過獲取裝置在圓柱坐標中獲得。由于便于計算，并且雖然這不是絕對必須的，但是其確實證明有助于將該圖像轉(zhuǎn)換為正交坐標系OXY以得到輪胎的內(nèi)部表面的展開圖像g(p(X，y))，其中對于每個像素，圓周坐標繪制在OX軸上，徑向坐標繪制在OY軸上。
[0035]對于檢驗高度變化以提取可以表示異常的元素，慣常使用形態(tài)算子，包括利用正確選擇的結(jié)構(gòu)元素打開和關(guān)閉操作的組合系列。這些方法需要關(guān)于包括大量點的大尺寸的結(jié)構(gòu)元素的下確界或上確界計算。得到的結(jié)果可以用于準確地定位所尋找的目標。
[0036]然而，其證明了有效地減少計算時間，并且有效地僅為其中疑為存在異常值的區(qū)域保留這些方法的使用。
[0037]快速分析方法的目的是利用明智地相對彼此放置的數(shù)量小得多的點進行相似計算，可以設(shè)想，輪胎的內(nèi)部表面不顯示在圓周方向上太不規(guī)則的高度變化。
[0038]已經(jīng)成功測試過的算法取決于減少數(shù)目的點的使用，并且在于為每個像素分配表示在該點處的高度變化的值f (P)。最佳結(jié)果已經(jīng)利用2個點、4個點或者5個點的算法得至IJ，包括正在考慮應該為其分配值的像素。這些點在圓周方向(OX)上彼此對齊。
[0039]關(guān)于兩點算法，包括由下式給出代表值的點:
[0040]f (px，y) = I g (X，y) -g (x+a, y)
[0041]當內(nèi)部表面包括條紋時，值a實質(zhì)上等于在兩個條紋之間的圓周距離，從而使得周期性的全部為零，其他為非零。
[0042]關(guān)于四點算法，下式給出代表值:
[0043]f (px，y) = I g (X，y) -g (x+b, y) | -1 g (x+a, y) -g (x+a+b, y)
[0044]當內(nèi)部表面包括條紋時，a的值可以優(yōu)選在條紋的圓周寬度的一倍和十倍之間，并且b的值在條紋的圓周寬度的一倍和五倍之間，從而突出平均傾斜的浮凸中的元素。作為指導，對于17"尺寸的輕輪胎，分別等于條紋的寬度的四倍和兩倍的a和b的值給出良好結(jié)
果O
[0045]對于五點算法，如圖2中所示，下式給出代表值:
[0046]f (px’ y) = α (I g (x-a, y) -g (x_b, y) | +1 g (x+a, y) -g (x+b, y) |)
[0047]- β (I g(X，y) _g(x-b, y) -|g(x, y) ~g(x+b, y) I)
[0048]當內(nèi)部表面包括條紋時，a的值實質(zhì)上等于條紋的圓周寬度的兩倍，b的值實質(zhì)上等于條紋的圓周寬度，從而突出具有最陡傾斜的浮凸的元素和條紋。
[0049]為了提高具有較陡傾斜(例如邊緣)或者具有較緩傾斜(例如頂部)的梯度之間的反差，兩個區(qū)域的各自的權(quán)重可以利用權(quán)重系數(shù)α和β修改，其中α+β=1。
[0050]五點算法也可以用于定位干擾的邊緣的X橫坐標，可以設(shè)想，干擾的形式包括對應于圓周剖面的較陸梯度的輸入和輸出。該信息可以從|g (x-a, y) -g (x-b, y) |和
【權(quán)利要求】
1.一種在輪胎的內(nèi)部表面上的浮凸元素特征的快速分析方法，所述方法包括以下步驟: A-所述表面的三維圖像通過為圖像的每個像素(p(i，j))分配與該點的地形海拔成比例的灰度值(g(P))而捕獲，以便得到初始圖像， B-捕獲的表面的圖像轉(zhuǎn)換到正交坐標系(OXY)中，其中橫坐標軸(OX)表示圓周方向，縱坐標軸(OY )表示徑向方向， C-表面的每個像素(P (X，y))通過比較其海拔與布置在穿過考慮的像素(P)且在圓周方向上定向的直線上的多個點的海拔而被分配高度梯度值(f (P))，所述多個點是除了被要求分配在I和4之間的所述梯度值的點之外的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速分析方法，其中，在步驟C的結(jié)論處，通過將零的梯度值分配給具有低于給定閾值的絕對值的海拔梯度(f (P))的像素來轉(zhuǎn)換圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速分析方法，其中，在步驟C的過程中，高度梯度f (Px,y) = I g(χ, y)_g(χ+a, y) I利用與考慮的像素(p(x, y))的距離為給定值(a)的單個點來評估。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速分析方法，其中，內(nèi)部表面包括條紋，并且其中，點與考慮的像素的距離為長度(a)，該長度(a)實質(zhì)上對應于在兩個條紋之間的圓周間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速分析方法，其中，在步驟C的過程中，高度梯度
((f (Px,y) = |g (X，y) -g (x+b, y) 1-1 g (x+a, y) -g (x+a+b, y) |, f (px，y) = α (| g (χ-a, y) -g (χ-b, y) Hg (x+a, y) -g (x+b, y) |) - β (|g(x, y) -g (x_b, y) I _ I g (x, y) _g (x+b, y))))利用放置在考慮的像素的每一側(cè)上的四個點來評估。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速分析方法，其中，內(nèi)部表面包括條紋，并且其中，考慮的像素的上游和下游的點與所述像素的距離分別為大體上在條紋的圓周寬度的一倍和十倍之間(a)以及在條紋的圓周寬度的一倍和五倍之間(b)的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項所述的快速分析方法，其中，在步驟C的結(jié)論處，通過給定位在相同圓周橫坐標上在徑向縱坐標的兩個值(yi，y2)之間的一組點分配表示他們的海拔的變化的值(r (X))來確定縮小的圓周剖面。
8.根據(jù)權(quán)利7所述的快速分析方法，其中，通過得到被分配給具有相同徑向位置(r(x) = V f(p(X,y))的像素中的每一個的絕對梯度值的總和或平均值來確定縮小的圓周剖面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的快速分析方法，其中，通過計數(shù)具有非零值的在相同圓周橫坐標上定位的像素的數(shù)目來確定縮小的圓周剖面(r (X))。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的一項所述的快速分析方法，其中，解調(diào)表示縮小的圓周剖面的信號(r(x))。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的快速分析方法，其中，通過從所述縮小的圓周剖面(Hx))中減去低通濾波器來解調(diào)信號，從而僅顯示出幅度在所述閾值之上的元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的快速分析方法，其中，內(nèi)部表面包括條紋，并且其中，通過消除周期性元素來解調(diào)表示縮小的圓周剖面的信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的快速分析方法，其中，所述剖面的下確界被從所述縮小的圓周剖面減去，具有其從條紋的圓周外觀的周期的值(S)的偏移(m(x)=r (X)-Λ (r (X)·，r (x-s)))。
【文檔編號】G06T7/00GK103858147SQ201280047611
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】G·努瓦耶爾, D·熱蘭, E·帕拉-德尼, M·比洛多 申請人:米其林集團總公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司