用于確定輪胎的側(cè)壁的外表面上的浮雕般的標(biāo)記的方法
【專利摘要】一種輪胎的側(cè)壁的表面上具有的浮雕標(biāo)記圖案的提取方法，在其過(guò)程中包括以下步驟：捕獲側(cè)壁的所述表面的三維圖像，同時(shí)對(duì)圖像的每一個(gè)像素賦予與此點(diǎn)相對(duì)于所述表面的升高成比例的灰度值，以便獲得起始圖像（f）；借助于具有相繼增大的尺寸且沿圓周方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素，以迭代方式執(zhí)行起始表面的圖像的一系列相繼的形態(tài)學(xué)開(kāi)（γ150(f)，γ500(f)，γ7000(f)）；從利用結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像的值減去借助于緊隨的較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像的值（f-γ150(f)，γ150(f)-γ500(f)，以及γ500(f)-γ7000(f)），以便獲得一連串通過(guò)差分化變平的圖像，同時(shí)通過(guò)從起始圖像（f）減去借助于具有較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素獲得的圖像來(lái)初始化程序；執(zhí)行通過(guò)差分化變平的圖像的閾值化，以便獲得二值圖像（seg1(f-γ150(f))，seg2(γ150(f)-γ500(f))，以及seg3(γ500(f)-γ7000(f))）；實(shí)施每一個(gè)二值圖像的值的集理論合并，以便獲得最終的二值圖像，其中僅標(biāo)記圖案浮雕般地顯現(xiàn)（seg=seg1∪seg2∪seg3）。
【專利說(shuō)明】用于確定輪胎的側(cè)壁的外表面上的浮雕般的標(biāo)記的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輪胎制造領(lǐng)域，并且更一般地在于用于在制造過(guò)程期間或制造過(guò)程結(jié)束時(shí)，監(jiān)控輪胎的外部或內(nèi)部方面的操作，以確定其相對(duì)于已建立的監(jiān)控參考的順應(yīng)性(compliance),的領(lǐng)域內(nèi)。
【背景技術(shù)】
[0002]由輪胎制造商開(kāi)發(fā)并且尤其旨在幫助負(fù)責(zé)視覺(jué)監(jiān)控的操作者的工業(yè)自動(dòng)監(jiān)控裝置廣泛要求圖像處理技術(shù)。
[0003]被采用來(lái)實(shí)施這些處理的方法在于，一般將待檢查的輪胎的表面的二維的或優(yōu)選地三維的圖像與所述輪胎的表面的二維的和優(yōu)選地三維的參考圖作比較。
[0004]因此，此處理的步驟之一在于，以已知的方式，借助于例如基于光學(xué)三角測(cè)量法的原理的手段來(lái)取得輪胎的表面的三維圖像，實(shí)施例如耦合至激光器類型的照明源的2D傳感器。
[0005]輪胎的表面的地形圖像(topographic image) —般是二維圖像，被稱作灰度圖像，其中，任何點(diǎn)，即圖像的任何像素(X，y)，是與被稱為灰度并且表示此點(diǎn)相對(duì)于表面的標(biāo)高(altitude)的值f (X，y)相關(guān)聯(lián)的。能夠有用地將此灰度值編碼為8位或16位，或者甚至用于更佳的動(dòng)態(tài)范圍的32位。對(duì)于編碼為8位，值255 (白)與最高的標(biāo)高對(duì)應(yīng)，并且至0 (黑)與最低的標(biāo)高對(duì)應(yīng)。
[0006]用于分析所獲得的圖像的過(guò)程的延續(xù)于是尤其在于識(shí)別待檢查的表面的浮雕。此步驟在輪胎的外部部分的分析的框架內(nèi)是特別重要的，因?yàn)楸仨毦_地定位和識(shí)別側(cè)壁所帶有的標(biāo)記，以便不將側(cè)壁所帶有的標(biāo)記認(rèn)為是表面異常。
[0007]這些標(biāo)記由從側(cè)壁的平均(mean)表面凸起十分之幾毫米的浮雕圖案形成。
[0008]第一種已知的用于提取這些浮雕圖案的方法在于確定側(cè)壁的弧形(camber)的平均值，并且在于將側(cè)壁的真實(shí)弧形和平均弧形之間的差異視為蝕刻圖案。
[0009]然而，觀察到側(cè)壁的真實(shí)弧形能夠呈現(xiàn)出圓周變化，該圓周變化的幅度超過(guò)側(cè)壁所帶有的圖案的過(guò)量升高(elevation)，因此，引起所考慮區(qū)域中的圖案的差的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法的目的是提供對(duì)提出的問(wèn)題的解決方案。
[0011]用于提取輪胎的側(cè)壁的表面上具有的浮雕標(biāo)記圖案的此方法依賴于將具有標(biāo)記圖案的浮雕的灰度圖像視為黑白圖像，基于此方法，為了提取尋求的信息，在使形態(tài)學(xué)算子的屬性適合輪胎的獨(dú)特性之后，充分利用形態(tài)學(xué)算子的屬性變得可能。
[0012]常用的形態(tài)學(xué)算子是使用適合的結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)(opening)和閉(closing)、形態(tài)學(xué)膨脹(dilation)或腐蝕(erosion)。
[0013]結(jié)構(gòu)元素是用來(lái)考查(survey)所研究的圖像的集合。將其視為將使得對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕(即移除材料)或膨脹(即添加材料)成為可能的工具是可能的。從而，通過(guò)結(jié)構(gòu)元素B對(duì)函數(shù)f (即灰度圖像)的膨脹是在任何像素x e E處給出由B定義的觀察窗口中的圖像f的最大值的函數(shù)，該膨脹標(biāo)識(shí)為δ B(f)，這樣:δ B(f) (x)=sup{f (x-y), y e B}。
[0014]以相同的方式，通過(guò)結(jié)構(gòu)元素B對(duì)函數(shù)f (即灰度圖像)的腐蝕是在任何像素X e E處給出由B定義的觀察窗口中的圖像f的最小值的函數(shù)，該腐蝕標(biāo)識(shí)為ε B (f)，這樣:ε β (f) (x) =inf {f (x-y)，y e B}。
[0015]通過(guò)相加(addition) Y B的形態(tài)學(xué)開(kāi)定義為對(duì)于結(jié)構(gòu)元素B，腐蝕ε B與膨脹δΒ的合成(composition),這樣:YB(f)= δ Βο ε B(f)。相反地，形態(tài)學(xué)閉ΦΒ定義為對(duì)于結(jié)構(gòu)元素Β,膨脹δΒ與腐蝕ε Β的合成，這樣:(J)B(f)= ε Βο δ B(f)。
[0016]也稱為頂帽(top-hat)的操作在于獲得圖像f和通過(guò)形態(tài)學(xué)開(kāi)YB對(duì)此圖像的變換之間的差異，該操作標(biāo)識(shí)為Ρ β (f) =f- Y B (f)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)想在其過(guò)程中包括以下步驟:
[0018]A-捕獲輪胎側(cè)壁的所述表面的三維圖像，同時(shí)對(duì)圖像的每一個(gè)像素賦予與此點(diǎn)相對(duì)于所述表面的升高成比例的灰度值，以便獲得起始圖像，
[0019]B-借助于具有相繼增大的尺寸且沿圓周方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素，執(zhí)行起始表面的圖像的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)，
[0020]C-從借助于緊隨的較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像的值減去利用結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像的值，以便獲得一連串通過(guò)差分化變平的圖像，同時(shí)通過(guò)從起始圖像減去借助于具有較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素獲得的圖像來(lái)初始化程序，
[0021]D-執(zhí)行通過(guò)差分化變平的圖像的閾值化，以便獲得二值圖像，
[0022]E-實(shí)施每一個(gè)二值圖像的集理論合并，以便獲得最終的二值圖像，
[0023]其中僅標(biāo)記圖案浮雕般地顯現(xiàn)。
[0024]利用沿圓周方向的側(cè)壁的圖像的像素具有大致相同的標(biāo)高的事實(shí)。通過(guò)使用明智地選擇的尺寸的結(jié)構(gòu)元素，刪除具有的尺寸大于結(jié)構(gòu)元素的尺寸的凸起的目標(biāo)，由此，使得通過(guò)差分化相繼地揭示(reveal)增大的圓周長(zhǎng)度的圖案，同時(shí)回避側(cè)壁的圓周弧形成為可能，圓周弧形在這里視為側(cè)壁在徑向平面中的幾何結(jié)構(gòu)。
[0025]為了更大的工作方便，在正交參考坐標(biāo)系中展開(kāi)側(cè)壁的表面的圖像是明智的，正交參考坐標(biāo)系中的橫軸表示圓周值，且縱軸表示徑向值。
[0026]以有利的方式，在輪胎的表面的分析的情況下，借助于第一、第二以及第三結(jié)構(gòu)元素的表面的圖像的開(kāi)的三次相繼的迭代(iteration)似乎足夠在步驟B的過(guò)程中提取期望的信息。
[0027]根據(jù)圖像的定義，于是將選擇結(jié)構(gòu)元素的尺寸，以便第一線性結(jié)構(gòu)元素由與位于4和10mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成，第二線性結(jié)構(gòu)元素由與位于15和30mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成，以及第三線性結(jié)構(gòu)元素由與位于200和400mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成。
[0028]為在步驟C完成時(shí)改善濾波，有利的是，通過(guò)借助于沿徑向方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素來(lái)實(shí)施形態(tài)學(xué)開(kāi)以變換至少一個(gè)變平的圖像，并從所述變平的圖像減去此得到的圖像是可能的。
[0029]在此情況下，有利的是，根據(jù)圖像的定義，結(jié)構(gòu)元素能夠由與位于15和30mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成。[0030]通過(guò)依賴由灰度陰影(grey shade)的變化所引起的高度變化,在步驟D的過(guò)程中，實(shí)施與大于或等于0.15mm的高度變化對(duì)應(yīng)的灰度的閾值化是特別有益的。在輪胎的情況下，此高度小于所尋求精確定位(pinpoint)的圖案的平均高度。
[0031]以可選的方式，為回避錯(cuò)誤的檢測(cè)，在步驟D完成時(shí)，從二值圖像消除未重新進(jìn)入高度標(biāo)準(zhǔn)的圖案是可能的，該圖案通常與所尋求在輪胎的側(cè)壁上選擇的圖形和裝飾圖案對(duì)應(yīng)。因此:
[0032]-識(shí)別表面的二值圖像中的分離的圖案，
[0033]-確定起始表面的弧形的圖像，
[0034]-對(duì)于考慮的圖案，從形成起始圖像中的此圖案的像素的灰度值減去與弧形的圖像中的此圖案對(duì)應(yīng)的像素的灰度值，以便獲得圖案的變平，
[0035]-推算所述變平的圖案的灰度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，
[0036]-在二值圖像中，在如下情況下刪除此圖案:
[0037]ο灰度的平均值不位于給定的區(qū)間中，以及
[0038]ο灰度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于預(yù)定的閾值，
[0039]以便獲得校正的二值圖像，其中，刪除錯(cuò)誤地檢測(cè)到的圖案。
[0040]為了確定側(cè)壁的表面的弧形，借助于具有增大的尺寸且沿圓周方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素來(lái)交替實(shí)施起始圖像的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)，以便獲得表面的弧形的圖像，其中，刪除了凸圖案以及凹陷的和凸起的目標(biāo)。
[0041]根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在輪胎的情況下，有用地可能的是，相繼地實(shí)施:借助于包括與位于4和10mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素的線性結(jié)構(gòu)元素的起始圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)，借助于包括與位于200和400_之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素的結(jié)構(gòu)元素的先前圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)，以及借助于包括與位于500和800_之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素的結(jié)構(gòu)元素的先前圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)。
[0042]為了消除異?；叶戎担趶钠鹗紙D像減去弧形的圖像之前，由僅含有考慮的識(shí)別圖案的包圍框圍住每一個(gè)考慮的圖案，并且執(zhí)行含有考慮的圖案的小圖像的變平，將是可能的。
[0043]對(duì)于通常尺度的輪胎，有利的是，灰度的平均的區(qū)間能夠與位于0.2mm和0.3mm之間的高度變化對(duì)應(yīng)，并且灰度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值的值與小于或等于0.2mm的高度變化對(duì)應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0044]隨后的描述的目的在于基于范例給出了關(guān)于方法的實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)指示，并且依賴圖1至16，其中:
[0045]圖1表示輪胎的側(cè)壁的形貌表面的二維灰度圖像；
[0046]圖2表示在第一次形態(tài)學(xué)開(kāi)之后的相同的圖像；
[0047]圖3表示在減去圖2的圖像之后的起始圖像；
[0048]圖4表示借助于徑向結(jié)構(gòu)元素對(duì)其預(yù)先執(zhí)行了頂帽的圖3的圖像的二值圖像；
[0049]圖5表示借助于第二次形態(tài)學(xué)開(kāi)所變換的起始圖像；
[0050]圖6表示在減去圖5的圖像之后的圖2的圖像；[0051]圖7表示圖6的圖像的二值圖像；[0052]圖8表示借助于第三次形態(tài)學(xué)開(kāi)所變換的起始圖像；
[0053]圖9表示在減去圖8的圖像之后的圖5的圖像；
[0054]圖10表示通過(guò)圖9的圖像的閾值化(thresholding)所分割的二值圖像；
[0055]圖11的圖像表示圖4、7以及10的圖像的合并(union)；
[0056]圖12表示根據(jù)本發(fā)明的對(duì)起始圖像的處理的功能圖；
[0057]圖13表示側(cè)壁的弧形的圖像；
[0058]圖14表示其中浮雕圖案包含于包圍框中的圖7的圖像；
[0059]圖15表示校正的圖13的圖像；
[0060]圖16表示所校正的二值圖像的集理論合并(set-theoretic union)。
【具體實(shí)施方式】
[0061]圖1的圖像表示輪胎的側(cè)壁的圖像的局部視圖。借助于要求諸如激光三角法的本身已知的技術(shù)的手段來(lái)獲得此圖像。
[0062]一般，輪胎的表面的二維圖像是灰度圖像，諸如圖1中所表示的，其中，以點(diǎn)格(point grid)(也就是2D陣列)的形式表示的平面(E=[l, 2，...] X [1，2，...]，其中口 2)的任何點(diǎn)或像素x=(i，j)與值/(χ)^相關(guān)聯(lián)，其中T□。一般地，T由位于0和255之間的整數(shù)值組成。該灰度值表示此點(diǎn)相對(duì)于輪胎的形貌表面的標(biāo)高。
[0063]對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尺度的汽車輪胎，以使得灰度單元的變化與大約0.01mm的高度對(duì)應(yīng)的方式校準(zhǔn)圖像。
[0064]圖像的像素的數(shù)目自然地取決于所使用的相機(jī)的選擇和輸入模式，但是產(chǎn)生包括40000 X 5000個(gè)像素的圖像以表示整個(gè)側(cè)壁是司空見(jiàn)慣的。
[0065]為了推算方便的原因，將輪胎的側(cè)壁的圓形圖像的極坐標(biāo)變換為正交坐標(biāo)。圖1的圖像表不于所述正交參考坐標(biāo)系中，其中橫軸0X表不圓周值,且縱軸0Y表不徑向值。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的方法的隨后的步驟在于借助于具有沿圓周方向取向，即沿著軸0X，的段的形式的結(jié)構(gòu)元素來(lái)實(shí)施表面的圖像的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)，以便回避側(cè)壁的表面的弧形(通過(guò)考慮此弧形對(duì)于給定的徑向值基本上是相同的)。
[0067]結(jié)構(gòu)元素相對(duì)于所述弧形的圓周變化是小尺寸的，由此使得也回避關(guān)于弧形的圓周變化的介紹中提到的缺點(diǎn)成為可能。
[0068]最后，結(jié)構(gòu)元素的尺寸使得選擇被期望從側(cè)壁的表面分離的浮雕圖案成為可能。
[0069]從而，在當(dāng)前描述的框架內(nèi)，相繼使用包括與位于4mm和10mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素(由此與大致150個(gè)像素對(duì)應(yīng))的第一結(jié)構(gòu)元素。此尺寸使得選擇如隨后將看到的包括小尺度的字符的文字(writing)成為可能。
[0070]第二結(jié)構(gòu)元素包括與位于15mm和30mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素，其在用作對(duì)當(dāng)前描述的支持的范例的框架內(nèi)表示大約500個(gè)像素。此尺寸使得選擇與側(cè)壁上具有的字母和裝飾對(duì)應(yīng)的較大表面的圖案成為可能。
[0071]第三結(jié)構(gòu)元素包括與位于200mm和400mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素，該若干像素與大約7000個(gè)像素對(duì)應(yīng)，并且這使得選擇遍布于圓周的諸如旗幟或鄰接的一連串字符的裝飾性的元素成為可能。[0072]執(zhí)行表面f的分別標(biāo)識(shí)為Y15CI(f)、Y5(KI(f)以及Y7_(f)的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)。分別于圖2、5以及8中再現(xiàn)所獲得的圖像。觀察到，圖2中形成調(diào)整的題字的字符已經(jīng)消失了。對(duì)商標(biāo)進(jìn)行特寫(xiě)(feature)的字符在圖5中已經(jīng)消失了。并且圖8不再包括任何裝飾性的圖案或字符。
[0073]通過(guò)計(jì)算由借助于結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)獲得的圖像與在借助于緊隨的較大尺寸的結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像之間的差異，獲得了一連串通過(guò)差分化變平的圖像，其中僅僅保持了已經(jīng)從一個(gè)開(kāi)至另一個(gè)開(kāi)消失的圖案。 [0074]對(duì)于圖像的每一個(gè)像素i，j，兩個(gè)圖像之間的差異在于計(jì)算灰度的差異。將觀察到，在此操作的過(guò)程中，得到的圖像是浮雕圖像，在該浮雕圖像中，圖案顯現(xiàn)在平面上而不再在弧形面上。
[0075]通過(guò)計(jì)算由借助于較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素對(duì)起始圖像f的形態(tài)學(xué)開(kāi)、150(f)獲得的圖像與起始圖像f之間的差異來(lái)初始化該推算(calculation)。
[0076]這些平坦化分別標(biāo)識(shí)為f- Y 150 (f)、Y 150 (f) - Y goo (f)以及 Y goo (f) _ Y 7_ (f),并且表示在圖3、6以及9中。觀察到，浮雕圖案相繼地重新顯現(xiàn)于這些圖像上。
[0077]為了選擇尋求的圖案，執(zhí)行這些圖像中的每一個(gè)圖像的閾值化，以便獲得其中圖案顯現(xiàn)為白而背景顯現(xiàn)為黑的二值圖像。
[0078]通過(guò)給灰度高于給定的閾值的像素賦予最高的灰度值(白)以及給灰值低于此閾值的像素賦予零值(黑)來(lái)執(zhí)行此操作。
[0079]為了避免錯(cuò)誤的檢測(cè)，此閾值必須與剛好低于圖案的最低高度的高度對(duì)應(yīng)，然而無(wú)需太低，以便避免將非顯著的高度變化認(rèn)為是浮雕圖案。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尺度的汽車輪胎，此閾值大約是0.15mm,這大致與約十五個(gè)左右的灰度單位對(duì)應(yīng)。
[0080]這些二值圖像分別標(biāo)識(shí)為 seg! (f~ Y iso (f))、seg2 ( Y 150 (f) _ Y 500 (f))以及
S0g3 ( Y 500 (f) ~~ Y 7000 (f))。
[0081 ]圖 7 和 10 示例 7 二值圖像 seg2 ( y 150 (f) - y 500 (f))和 seg3 ( Υ 500 (f) _ Υ 7_ (f))，該二值圖像是在對(duì)變平的并且由圖6和9示例的圖像的分割之后獲得的。
[0082]為了改善圖案的檢測(cè)，通過(guò)消除源于諸如毛刺的小的圓周不規(guī)則的檢測(cè)異常，以可選的方式對(duì)變平的圖像執(zhí)行一系列附加操作是可能的。
[0083]這些操作在于借助于沿徑向方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素來(lái)執(zhí)行變平的圖像的頂帽。此結(jié)構(gòu)元素的尺寸在標(biāo)準(zhǔn)尺度的汽車輪胎的情況下能夠有用地位于15和30_之間，從而在用作對(duì)當(dāng)前描述的支持的范例的情況下與大約500個(gè)像素對(duì)應(yīng)。
[0084]此得到的圖像在第一變平的圖像的情況下標(biāo)識(shí)為P 500 (f- Y 150 (f) ) = (f-Y 150 (f))-Υ 500 (f_ y150(f))，并且在圖4中以其二進(jìn)制形式seg^P 500 (f- Y 150(f))顯現(xiàn)。
[0085]為了獲得含有所有尋求的浮雕圖案的圖像，實(shí)施二值圖像的集理論合并。圖11中示例了標(biāo)識(shí)為segzsegi U seg2 U seg3的此最終的二值圖像。
[0086]注意到以下情況是合適的:在描述本發(fā)明的實(shí)施例之際，變平的圖像的以及二值圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)的數(shù)目不限制于3，而且其能夠根據(jù)本發(fā)明的方法的使用者的選擇來(lái)增大或減小。推算步驟的進(jìn)行保持相同，并且所獲得的結(jié)果是相同性質(zhì)的。盡管如此，事實(shí)證明，對(duì)于三次形態(tài)學(xué)開(kāi)的此限制特別良好地適合于標(biāo)準(zhǔn)尺度(dimension)的汽車輪胎的情況。增大步驟的數(shù)目，將必然對(duì)推算時(shí)間不利，并能夠使得解決較大尺度的輪胎的情況成為可能，該較大尺度的輪胎呈現(xiàn)特別的圖形化的裝飾或者其中浮雕標(biāo)記的尺寸或高度變化大。
[0087]然而，在圖11的圖像中觀察到，浮雕元素可以錯(cuò)誤地顯現(xiàn)在先前描述的步驟的過(guò)程中所獲得的二值圖像中。這些元素與被不適當(dāng)?shù)匾暈閳D案的局部過(guò)度升高的區(qū)域?qū)?yīng)。從而，處于兩個(gè)條(bar)之間并被箭頭標(biāo)注的區(qū)域A易于構(gòu)成(constitute)錯(cuò)誤的檢測(cè)。
[0088]那么借助于實(shí)施在上文介紹的形態(tài)學(xué)算子的操作來(lái)從圖像中去除這些異常元素可能是有用的。
[0089]為了實(shí)現(xiàn)此目的，我們從以下觀察結(jié)果開(kāi)始:被尋求保留的浮雕圖案具有基本上規(guī)則的和同樣的高度，該浮雕圖案是裝飾性的圖案或由連串的字母數(shù)字字符形成。那么其將足以從二值圖像segi消除呈現(xiàn)出異常高度或非常分散的高度變化的區(qū)域，以獲得校正的
二值圖像廠。
[0090]此可選過(guò)程的第一步驟在于識(shí)別浮雕般地顯現(xiàn)在二值圖像segi上的圖案，并且該圖案在所述圖像的黑色背景上以白色顯現(xiàn)。給這些圖案中的每一個(gè)圖案以及構(gòu)成此圖案的每一個(gè)像素分配識(shí)別號(hào)。將注意到，兩個(gè)分離的圖案不由相同的號(hào)碼來(lái)識(shí)別。這里，分離旨在引起(mean)由屬于著色成黑色的且其灰度值等于零的浮雕的背景的像素相互隔開(kāi)的圖案，以便不可能以連續(xù)的方式從一個(gè)任意的圖案移動(dòng)到另一個(gè)任意的圖案而不穿過(guò)黑色著色的空間。
[0091]其后根據(jù)起始表面f確定側(cè)壁的表面的弧形。因此，借助于沿圓周方向取向且其尺寸增大的線性結(jié)構(gòu)元素來(lái)交替進(jìn)行起始表面f的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)和閉，以便獲得其中消除了具有過(guò)量升高以及異常溝槽的圖案的表面。此操作標(biāo)識(shí)為Φ eslo y es2o Φ es30......0 y esn(f)，其中 esl ^ es2 ^ es3 ^....es1...^ esn。
[0092]開(kāi)和閉的數(shù)目不是限制性的，但是觀察到，不再以超過(guò)限制的操作數(shù)目的顯著的方式修改所獲得的結(jié)果。結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)度如先前地適合于側(cè)壁的表面上存在的浮雕圖案的尺寸。
[0093]在隨后的范例中，顯然的是，證明了包括兩次形態(tài)學(xué)開(kāi)和兩次形態(tài)學(xué)閉的系列足以獲得顯著的結(jié)果。該結(jié)構(gòu)元素因此是適合的，并且具有其像素的數(shù)目與從幾毫米至幾百毫米改變的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的尺寸。圖13示例了圖1的圖像f的弧形的圖像，其中結(jié)構(gòu)元素相繼地包括 500、500、7000 以及 17000 個(gè)像素，camber (f) = Φ 17_ U 7_ ( Φ 500 U 500 (f))))。
[0094]識(shí)別帶有(bearing)與尋求檢驗(yàn)的圖案相同的標(biāo)簽的弧形的圖像的像素和起始圖像的像素?zé)o疑是可能的。
[0095]然后從構(gòu)成所述圖案并屬于起始圖像的像素的灰度值減去相同圖案的并屬于弧形的先前獲得的圖相的像素的灰度值diffA(f)=A(f) — camberA(f)。
[0096]此操作相當(dāng)于執(zhí)行所考慮的圖案的變平。
[0097]以可選的方式，在此減法操作之前，執(zhí)行附加的濾波操作，以便提取易于顯現(xiàn)在圖案的圖像中的異常灰度值，是可能的。
[0098]因此，將所考慮的圖案A圍在受限制的尺度的包圍框中，以便構(gòu)成含有所述白色著色的浮雕圖案以及部分的黑色著色的背景的小尺寸的小圖像(imagette)，如圖14中所示例的。 [0099]將注意到，如先前地，每個(gè)包圍框僅僅含有單個(gè)圖案。在所述包圍框?qū)o定標(biāo)簽的圖案以及全部或部分其它不同的標(biāo)簽圖案的情況下，根據(jù)選擇，改變包圍框的形狀或更容易地通過(guò)以與背景的值(黑)對(duì)應(yīng)的零值替換這些圖案的值來(lái)消除其標(biāo)簽不同于所考慮的圖案的標(biāo)簽的圖案的部分，是可能的。
[0100]一旦已經(jīng)選擇這些區(qū)域，則與所考慮的小圖像A對(duì)應(yīng)的像素位于起始圖像f中，并且借助于沿圓周方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素來(lái)實(shí)施所述區(qū)域的形態(tài)學(xué)開(kāi)，標(biāo)識(shí)為Y15aA(f)。選擇減小尺寸的結(jié)構(gòu)元素，其像素的數(shù)目與幾個(gè)毫米的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)。在用作對(duì)當(dāng)前描述的支持的范例的情況下，所采用的結(jié)構(gòu)元素具有150個(gè)像素。
[0101]然后實(shí)施起始圖像中含有的區(qū)域A的小圖像和弧形的圖像中含有的小圖像之間的減法diffA(f) = YA,15Q(f) — camberA(f),以獲得圖案的變平的小圖像。
[0102]在已經(jīng)執(zhí)行圖案的或包含所述圖案的小圖像的變平之后，隨后的操作在于推算變平的圖案的或變平的小圖像的像素的灰度的值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以及在于將這些值與值的范圍或與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，該預(yù)定閾值表示于輪胎的側(cè)壁的表面上尋求識(shí)別的圖案的平均高度。
[0103]以實(shí)驗(yàn)方式，對(duì)于灰度的平均和與用于灰度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的小于或等于0.2mm的高度變化對(duì)應(yīng)的閾值，認(rèn)為通過(guò)采用對(duì)應(yīng)于位于0.2mm和0.3mm之間的高度變化的區(qū)間(interval)獲得了好的結(jié)果。
[0104]其平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差位于約定限制內(nèi)的圖案保留在二值圖像中，并且通過(guò)將形成其平均值不在這些限制內(nèi)的圖案的像素減小至零值來(lái)從二值圖像提取其平均值不在這些限制內(nèi)的圖案，以便它們與背景的黑色值相一致。
[0105]然后獲得校正的二值圖像，諸如圖15中所表示的，其中圖像seg2COR與通過(guò)應(yīng)用上
文詳細(xì)說(shuō)明的推算步驟來(lái)校正的圖像seg2對(duì)應(yīng)。觀察到，兩個(gè)條之間的橋已經(jīng)消失了。
[0106]通過(guò)實(shí)施求和(sum)或者校正過(guò)的或沒(méi)校正過(guò)的二值圖像的集理論合并來(lái)獲得最終的二值圖像:seg= seg1Useg2CORU seg3，如圖16中所示例的。
[0107]提取圖案并進(jìn)行圖像的隨后的處理以確定輪胎的順應(yīng)性于是成為可能。
[0108]根據(jù)本發(fā)明所述的方法的示例性實(shí)現(xiàn)不是限制性的，并且將會(huì)根據(jù)給定的指示來(lái)適應(yīng)，以便處理不同尺寸和用途的輪胎的分析，同時(shí)考慮到側(cè)壁上具有的圖案的獨(dú)特性。
【權(quán)利要求】
1.一種輪胎的側(cè)壁的表面上具有的浮雕標(biāo)記圖案的提取方法，在其過(guò)程中包括以下步驟:A-捕獲側(cè)壁的所述表面的三維圖像，同時(shí)對(duì)圖像的每一個(gè)像素(i，j)賦予與此點(diǎn)相對(duì)于所述表面的升高成比例的灰度值，以便獲得起始圖像(f)，B-借助于具有相繼增大的尺寸且沿圓周方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素，執(zhí)行起始表面的圖像(f)的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)(Y15Q(f)，Y5QQ(f)，以及Y7_(f))，C_從利用結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像的值減去借助于緊隨的較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)開(kāi)之后獲得的圖像的值(f-Y15C1(f)，Y15C1(f)15C1(1(f.)，y 500 (f)-y 7000(f))，以便獲得一連串通過(guò)差分化變平的圖像，同時(shí)通過(guò)從起始圖像(f)減去借助于具有較小尺寸的結(jié)構(gòu)元素獲得的圖像來(lái)初始化程序，d-執(zhí)行通過(guò)差分化變平的圖像的閾值化，以便獲得二值圖像^叩“卜^㈣江))，Se§2 ( Y 150 (f) ~~ Y 500 (f) )，SeS3 ( Y 500 (f) ~~、7000 (f)))，Ε-實(shí)施每一個(gè)二值圖像的值的集理論合并，以便獲得最終的二值圖像，其中僅標(biāo)記圖案浮雕般地顯現(xiàn)(seg=segi U seg2 U seg3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提取方法，其中，在步驟B之前，在正交參考坐標(biāo)系(0ΧΥ)中展開(kāi)側(cè)壁的表面的圖像，其中， 橫軸(0X)表示圓周值，并且縱軸(0Y)表示徑向值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，借助于第一、第二以及第三結(jié)構(gòu)元素來(lái)執(zhí)行表面的圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)的三次相繼迭代。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提取方法，其中，所述第一結(jié)構(gòu)元素由與位于4和10_之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提取方法，其中，第二結(jié)構(gòu)元素由與位于15和30_之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提取方法，其中，第三結(jié)構(gòu)元素由與位于200和400mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，在步驟C完成時(shí)，通過(guò)借助于沿徑向方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素實(shí)施形態(tài)學(xué)開(kāi)來(lái)變換至少一個(gè)變平的圖像，并且將此得到的圖像從所述變平的圖像減去(P 500 (f_ Y 150 (f))。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提取方法，其中，結(jié)構(gòu)元素由與位于15和30mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，在步驟D的過(guò)程中，實(shí)施與大于或等于0.15mm的高度變化對(duì)應(yīng)的灰度的閾值化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，在步驟D完成時(shí)-識(shí)別表面的二值圖像中的分離的圖案(A )，-確定起始表面的弧形的圖像(camber (f)),-對(duì)于考慮的圖案，從形成起始圖像中的此圖案的像素的灰度值減去與弧形的圖像中的此圖案對(duì)應(yīng)的像素的灰度值(diffA(f) = YA,15CI(f) - camberA(f))，以便獲得圖案的變平，-推算所述變平的圖案的灰度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，-在二值圖像(segi)中，在如下情況下刪除此圖案:ο灰度的平均值不位于給定的區(qū)間中，以及Ο灰度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于預(yù)定的閾值，以便獲得校正的二值圖像Uegr')，其中，刪除錯(cuò)誤地檢測(cè)到的圖案。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的提取方法，其中，為了確定側(cè)壁的表面的弧形(camber (f))，借助于具有增大的尺寸且沿圓周方向取向的線性結(jié)構(gòu)元素來(lái)實(shí)施起始圖像(f)的一系列形態(tài)學(xué)開(kāi)(camber (f) = Φ 17_( Y 7_ ( Φ 500 ( Y 500 (f)))))，以便獲得表面的弧形的圖像，其中，刪除凸圖案以及凹陷的和凸起的目標(biāo)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的提取方法，其中，相繼地實(shí)施借助于由與位于4和10mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成的線性結(jié)構(gòu)元素的起始圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)(Y5M(f))、借助于由與位于4和10mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成的結(jié)構(gòu)元素的先前圖像的形態(tài)學(xué)閉(小5(1。(丫5(1(1江)))、借助于由與位于200和400mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成的結(jié)構(gòu)元素的先前圖像的形態(tài)學(xué)開(kāi)(Υ7_(Φ5(Ιο(Υ5(Ιο(?.))))、以及借助于由與位于500和800mm之間的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的若干像素形成的結(jié)構(gòu)元素的先前圖像的形態(tài)學(xué)閉(^ 17000 (Y 7000 (小 5。。( Y 500 (f)))))。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，在從起始圖像減去弧形的圖像之前，這些圖案中的每一個(gè)圖案由包圍框圍住，所述包圍框形成僅含有所考慮的識(shí)別的圖案的小圖像，并且使含有所述圖案的所述小圖像變平。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，灰度的平均的區(qū)間與位于0.2mm和0.3mm之間的高度變化對(duì)應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的一項(xiàng)所述的提取方法，其中，灰度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值的值與小于或等于0.2mm的高度變化對(duì)`應(yīng)。
【文檔編號(hào)】G06T5/30GK103649991SQ201280033424
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月19日
【發(fā)明者】G·努瓦耶爾, J-P·扎內(nèi)拉, 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