用于識別機動車輪胎上的標識的裝置和方法
【專利說明】用于識別機動車輪胎上的標識的裝置和方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于識別機動車輪胎上，尤其是在汽車的輪胎上的標識的方法和一種裝置，其設(shè)計成用于實施按照本發(fā)明的方法。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]在輪胎的側(cè)壁(側(cè)面)上施加的標識(標記)常常含有對于工廠、檢測機構(gòu)、加油站和/或機動車隊的營運者以及對于輪胎制造商和輪胎經(jīng)銷商都非常重要的息。通過自動地識別這些標識可以節(jié)省寶貴的工作時間和更高效地制定工作流程。
[0003]為了自動地識別輪胎側(cè)面上的標識，這些標識可以包括數(shù)字、字母和符號，已知有一系列的方法和裝置，尤其是形成圖像的光學(xué)方法。其中的問題在于，輪胎側(cè)面的標識一般地由位于黑色背景上的黑色標記組成，它們只有通過凸起或凹入作為浮雕文字從側(cè)壁的表面上襯托出來。由此在標識和背景之間產(chǎn)生很小的光學(xué)對比度(反差)。借助于二維成像方法自動地識別標識因此是困難的。
[0004]為了改善對比度已經(jīng)提出不同的方法:在EP0240078B1和EP0294530中充分利用通過定向的照明產(chǎn)生的浮雕文字的陰影。在DE2447480中描述，在反射的和漫射的光之間的強度差別可以實現(xiàn)標記的識別。
[0005]在US6735337B2和US6856697B2中為了標記識別建議使用每個標記與多個部分的模板("Template")的相關(guān)關(guān)系，由此導(dǎo)出是否正確識別該標記的可能性，盡管可能不能夠看見標記的全部棱邊。
[0006]另外的一系列方法通過使用3D方法，尤其是借助于激光線的光切方法來繞開在二維方法中的對比度問題。EP1332334B2，W003/023699A1，DE102008023936A1 和US7295948B2描述基于由激光掃描器在光切方法中產(chǎn)生的3D云點來切分或識別文字標記。
[0007]所有至此所述的方法的共同點在于，輪胎被拆下并且必須在探測單元下面的專用設(shè)備中被轉(zhuǎn)動。因此這些方法涉及到高的人工和設(shè)備費用。
[0008]在W096/10727中提到從旁邊駛過的機動車的輪胎側(cè)面上的文字識別。在W097/07380中描述一種系統(tǒng)，其借助于3D-光切方法識別輪胎側(cè)壁在駛過中的變形。在EP0816799中描述了一種類似的方法。為了獲取完整輪胎側(cè)面的數(shù)據(jù)，在此處車輪必須拆下，或者機動車必須停放在一個滾動測試臺上，或者拍攝系統(tǒng)必須固定在機動車上，由此它與機動車一起運動。
[0009]本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于可靠地，識別機動車輪胎上的標識的裝置和方法，其中，輪胎在識別過程期間可以保持安裝在機動車上。
[0010]本發(fā)明的公開
按照本發(fā)明的用于識別施加在機動車輪胎側(cè)面上的標識的方法包括，用至少一個光源定向地照明機動車輪胎，而機動車從至少一個攝像機旁邊駛過并且被攝像機拍攝在攝像機旁邊滾動的輪胎上的多個圖像。由多個拍攝的圖像合成輪胎側(cè)面的圖像和借助于文字識別方法(OCR方法)評價合成的圖像，以便識別施加到輪胎側(cè)面上的標識。
[0011]按照本發(fā)明的用于識別機動車輪胎上的標識的裝置具有車道平面，至少一個光源，其設(shè)計成用于定向地照明機動車輪胎，至少一個攝像機，其設(shè)計成用于拍攝在車道平面上滾動的輪胎的多個圖像，和評價裝置，其設(shè)計成用于，由多個由攝像機拍攝的圖像合成機動車輪胎的側(cè)面的圖像和借助于文字識別方法評價合成的圖像。
[0012]本發(fā)明描述一種解決方案，借此在輪胎駛過期間可以實現(xiàn)穩(wěn)定的自動的輪胎識另IJ，而不需要復(fù)雜和昂貴實現(xiàn)的系統(tǒng)。尤其是本發(fā)明避免常規(guī)解決方案的各種缺陷，例如復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)、容易出現(xiàn)故障的機械運動的元件、用于拆卸和安裝輪胎的高的時間耗費和/或用于復(fù)雜的測量技術(shù)的高的投資成本和/或附加地必需的部件例如滾動測試臺。
[0013]本發(fā)明不僅可以在與常規(guī)2D圖像結(jié)合而且可以與3D圖像結(jié)合使用，后者通過3D攝像機拍攝。
[0014]在一個實施方式中，汽車輪胎側(cè)面的圖像的合成包括，以算法方式確定側(cè)面的局部的區(qū)域在兩個圖像之間的運動。這種算法方式的確定能夠?qū)D像序列的全部圖像反算到一個中心圖像和構(gòu)成一個惟一的圖像。
[0015]在一個實施方式中，沿著輪胎的滾動方向多個光源布置在一條線上。這種布置能夠使輪胎在整個駛過攝像機旁邊期間得到足夠好的照明。
[0016]在一個實施方式中，多個光源布置在不同的距離或車道平面以上的高度上。這種布置能夠使具有不同直徑的不同的輪胎得到好的照明。
[0017]在一個實施方式中，多個光源構(gòu)造橫向于輪胎的滾動方向的在不同的位置。這能夠使不同輪距的機動車的輪胎得到好的照明。
[0018]在一個實施方式中，光源中的每一個具有可單獨控制的照明元件。通過單獨控制各個照明元件，可以使照明很好地匹配于實際的(環(huán)境)光情況。
[0019]在一個實施方式中，如此地設(shè)計光源，即它們以不同的波長的光照明輪胎。這樣能夠同時從至少兩個不同的方向用不同波長的光(例如紅和藍光)照明輪胎。接下來將用于每個拍攝的圖像的各個顏色通道分開。由于輪胎被用第一波長的光從不同于第二波長的光的照明方向照射，因此以這種方式增大輪胎側(cè)面的可供圖像合成使用是視圖的數(shù)量。
[0020]照明裝置可以包含紅外線LED。紅外線LED是特別好地適用的照明器具，因為它們不發(fā)射可見光并且因此不刺激機動車駕駛員。
[0021]照明裝置可以在閃光模式下運行，由此其光強度可以進一步增大。
[0022]備選地或附加地可以設(shè)置一個反射鏡結(jié)構(gòu)，它能夠?qū)⑻柟夂?或汽車的前照燈的光轉(zhuǎn)向到輪胎上，以便將自然的太陽光和/或汽車前照燈作為照明輪胎的光源使用。自然的太陽光和汽車的前照燈提供一種成本有利的和很好適用的用于照明輪胎的光源。尤其是機動車的遠光燈是一種高強的和幾乎平行發(fā)射的光源。
[0023]本發(fā)明的實施例在下面借助于附圖詳細解釋。
[0024]附圖簡述:
圖1在俯視圖中示出用于識別機動車輪胎上的標識的裝置的實施例的結(jié)構(gòu)。
[0025]圖2示意示出通過圖像序列分析產(chǎn)生全部棱邊(邊緣)的具有反差明顯的成像的各個圖像。
[0026]圖3示出多個光源的可能的布置的示例。
[0027]圖4示意示出具有用于照明輪胎側(cè)面的多個反射鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)系統(tǒng)。
[0028]圖5示意示出用于識別輪胎標識的裝置的實施例。
[0029]圖6a和6b示出按照本發(fā)明的用于識別輪胎標識的方法的流程圖。
[0030]附圖的描述
圖1示出用于識別機動車輪胎4上的標識的裝置的實施例的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0031]為了實施文字識別，機動車2在車道平面12上在行駛方向F上從左向右從裝置旁邊駛過。在機動車2駛過期間借助于至少一個攝影機8拍攝機動車2的下面的部分，尤其是它的車輪或輪胎4，的一個包括多個圖像的圖像序列。
[0032]為了照明輪胎4，在圖1中示出的實施例中使用兩個定向的光源61，62，它們在側(cè)面與攝影機8錯開地設(shè)置并且以各近似平行的光束51，52在與攝像機8的光軸A的盡可能大的角度α (〈90度)下照明輪胎4。攝像機8和光源61，62是固定安裝的并且在拍攝圖像序列期間不運動。光源61，62各具有兩個可分開控制的照明元件61a，61b，62a，62b。具有各兩個可分開控制的照明兀件61a，61b，62a，62b的兩個光源61，62的數(shù)量僅僅是不例性的；尤其也可以使用多于兩個光源61，62，它們分別具有多于或少于兩個可分開控制的照明元件 61a，61b，62a，62b。
[0033]由于輪胎4在拍攝圖像序列期間在車道平面12上滾動并且在每個圖像中在輪胎4和光源61，62或攝像機之間存在另一個相對的定向，因此輪胎4的側(cè)面在圖像序列的各個圖像中分別在一個另外的視圖中成像。尤其是標識的棱邊，其在實際的圖像中垂直于攝像機8的光軸A的方向延伸，由于陰影被特別反差顯著地成像。但是為了穩(wěn)定地進行標記識另IJ，標識的全部棱邊應(yīng)該與其相對于光源61，62的方向無關(guān)地在一個圖像中反差明顯地成像。
[0034]按照本發(fā)明的用于借助于圖像序列分析產(chǎn)生一個具有全部棱邊的反差明顯的成像的單獨的圖像的原理在圖2中示意示出。
[0035]攝像機8的視野81和幀速率如此地設(shè)計，拍攝的圖像序列包括輪胎4的至少四分之一轉(zhuǎn)。
[0036]在圖2中在三個圖像中示例性地示出輪胎4的四分之一轉(zhuǎn)，其中，在輪胎4與攝像機8面對的側(cè)壁上的標識10減少成三個字母“DOT”。第一排(a)示出輪胎4在三個圖像中的相應(yīng)的位置，第二排(b)示出所屬的攝像機圖像。
[0037]在左邊示出的第一攝像機圖像中示意地表示出，標識10的垂直的棱邊在輪胎4的這個位置上特別反差明顯地成像。在第三，右邊示出的攝像機圖像中輪胎4進一步運動并且在此轉(zhuǎn)動了 90度，因此在此處標識10的在第一攝像機圖像中水平延伸的棱邊特別反差明顯地成像，該棱邊在輪胎4轉(zhuǎn)動之后現(xiàn)在垂直地延伸。
[0038]為了可靠地和穩(wěn)定地自動識別標識10，需要一個惟一的圖像，在該圖像中全部棱邊獨立于其方向地反差明顯地成像。這種圖像可以在使用數(shù)字圖像序列分析的已知的方法下產(chǎn)生，其中，圖像的產(chǎn)生包括以下步驟:
在第一步驟中通過圖像預(yù)處理準備單獨的圖像。其中包括一方面輻射測量修正，例如照明標準化，其補償照明強度的大面積的不均勻性。附加地進行幾何形狀修正，例如成像失真的修正。
[0039]在第二步驟中借助于基于模型的運動補償進行圖像配準。輪胎4上的各個點在沿著擺線的滾動過程期間運動。在使用這種模型知識下可以以算法方式確定在圖像序列的兩個任意的圖像之間的局部的圖像區(qū)域的運動。為此可以使用不同的圖像處理量方法，例如局部的圖像區(qū)域的灰度值的標準化的交互相關(guān)，部的圖像區(qū)域的灰度值的最小二乘匹配法或光流方法。作為結(jié)果，對于每個圖像區(qū)域獲得相應(yīng)的擺線運動的參數(shù)。借助于這些參數(shù)現(xiàn)在可以將圖像序列的全部圖像反算到一個任意挑選出的中心圖像，例如該序列的第一圖像。
[0040]在圖2中這個過程通過在第二排(b)中的圖像和第三排(C)中的圖像之間的箭頭表示。在描述的反算之后，現(xiàn)在在第三排(C)中存在一個新的圖像序列，其中輪胎側(cè)面上的點，其是以不同的照明方向拍攝的，在全部圖像中具有相同的像素座標。
[0041]由圖像序列的描述的評價，作為另外附加的信息獲得輪胎4在每個圖像中的位置，滾動半徑，行駛速度，以及通過三角測量對應(yīng)的圖像點機動車2與攝像機8的距離?？梢岳眯旭偹俣鹊男畔硖岣咴摲椒ǖ姆€(wěn)定性。如果行駛速度超過一個預(yù)定的極限值，超過該極限值不再可能有意義地評價測量結(jié)果，可以中斷