用于确定轮胎表面上凸纹中的元素的方法
【专利摘要】轮胎的表面上呈现的凸纹元素的提取方法，包括过程中的步骤：A-捕捉所述表面的三维图像，同时对图像的每一个像素(i，j)分配与这一点的形貌高度成比例的灰度级值，以便获得起始图像(f)，B-借助第一结构化元素，由第一顶帽变换起始图像(f)，以便获得通过差分化展平的图像(f1)，（f1=f-γ3,151(f)），C-实施通过差分化展平的图像的阈值化，以便获得分割图像（T<1,30>(f6)=seg1），以使得凸纹元素在黑色背景上呈现白色。
【专利说明】用于确定轮胎表面上凸纹中的元素的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮胎制造领域，更一般地属于用于在制造过程中或结束时监控轮胎的外部面貌(exterior aspect)或内部的操作的领域，目的在于确定其相对于监控参考的依从性。
【背景技术】
[0002]由制造商开发的并且尤其旨在辅助负责视觉监控的操作者的监控轮胎的自动化工业装置广泛需要图像处理技术。
[0003]作为一般规则，用于执行这些处理的方法在于将要检查的轮胎表面的二维或者优选三维图像与所述轮胎的表面的二维及优选三维参考图像进行比较。
[0004]在已知方式中，这个过程的步骤之一在于例如借助于基于光学三角测量原理的装置，例如实现耦合到激光型光源的2D传感器来获得轮胎表面的三维图像。
[0005]轮胎表面的形貌图像一般而言是二维图像，称为灰度级图像，其中，任意点，即图像的任意像素(x，y)与称为灰度级的值f(x，y)(其表示这个点相对于表面的高度)相关联。这个灰度级值可以有用地在8或16比特上编码，或者实际上为了更佳的动态范围在32比特上编码。对于8比特上的编码，值255 (白色)对应于最高高度，值O (黑色)对应于最低高度。
[0006]用于分析获得的图像的过程的继续随后特别在于确定要检查的表面的凸纹元素。这个步骤在轮胎的内部部分的分析的架构内特别重要，因为必须准确定位和识别旨在确保轮胎的蒸煮过程中空气通风的条纹或凸纹图案，以便不被认为是所述表面的异常情况。
[0007]这些条纹或这些凸纹图案凸出轮胎的内部部分的平均表面十分之几毫
【发明内容】
[0008]根据本发明的目的的方法在于提供这个问题的解决方案。
[0009]是轮胎表面的特征的凸纹元素的这个提取方法依赖于将表征凸纹的灰度级图像认为是黑白图像，在发现它们适应于轮胎的特性后，在其上可以充分利用形态学算子的特性，以便提取所寻求的信息。
[0010]常用的形态学算子是使用适应的结构化元素的形态学开和闭、形态学膨胀或腐蚀。
[0011]结构化元素具有适当尺寸和形状的集合，用于查明所研究的图像。可以将其视为工具，该工具使得可以对图像进行腐蚀(即除去材料)或膨胀(即增加材料)。
[0012]因此，借助结构化元素B的函数f (即灰度级图像)的膨胀表示为δΒ(?.)，其是给出在任意像素X e E的最大值的函数，或者以更一般的方式，由B定义的观察窗口中图像f的表示为sup的上确界，使得:δ B (f) (X) =sup {f (x-y)，y e B}。
[0013]以相同的方式，借助结构化元素B的函数f (即灰度级图像)的腐蚀表示为eB(f)，其是给出在任意像素X e E的最小值的函数，或者以更一般的方式，由B定义的观察窗口中图像f的表示为inf的下确界:ε B (f) (X) =inf {f (χ-y)，y e B}。
[0014]借助加法的形态学开Yb定义为对于结构化元素B的利用膨胀δ Β的腐蚀ε Β的合成，以使得巧八0=^^0 4江)。相反地，形态学闭ΦB定义为对于结构化元素B的利用腐蚀εΒ的膨胀3 4勺合成，以使得:(^出=406 3)。
[0015]获取图像f与通过借助结构化元素B的形态学开Yb的这个图像的变换之间的差的运算(也称为借助开的顶帽(top-cap))表示为THb (f) =f- Y B (f)。这个形态学算子的效果是提取尖峰(spike)，但并不能消除会认为是噪声的非常局部的尖峰。
[0016]因此，以下证明是有用的:通过在借助结构化元素BI和B2的图像f的形态学开和形态学闭的合成ΥΒ1(ΦΒ2(?.))与起始图像中这个像素的值之间，为每一个像素选择最小值或下确界，表示为Λ，来对图像滤波。这个运算表示为(gamma Β1(ΦΒ2(?.))) Λ (f)0
[0017]于是定义了通过具有滤波的开的称为顶帽的形态学运算，其组合了在前算子，并且将其表示为？1'!1&)=卜((“1((^2江)))Λ?.)。这个形态学运算可以提取尖峰并滤除对应于局部尖峰的异常值。
[0018]测地学(geodesic)膨胀的目的在于重构模板(mask)，对于用作标记的图像的离散图案Y，其包括在相同图像的离散图案X，是借助结构化元素B放大所述元素Y，仅以增大的尺寸考虑包括在模板X中的Y的部分。由Sx(Y)=Sb(Y)IX定义单位膨胀。
[0019]达到幂等性(idempotence)的这个膨胀的迭代应用的效果在于重构模板X而无需修改其形状。可以在起始图像中仅单独保持基于标记Y识别
的那些元素的这个形态学重构算子表示为= K(>0，以使得
c>7(v) = c>7"(v) ? dy (v) = ('>/>''........?.V)，(n pois),尺寸 η 的测地学膨胀，
^:(v) = O11 (ν) IX单位测地学膨胀。
[0020]最后，阈值化(thresholding)运算在于变换图像，以使得对于每一个像素，如果这个像素的灰度级值在两个给定阈值[UdU2]之间，则分配最大灰度级值(对应于白色)，而对于值O (对应于黑色)是相反的情况。这个运算表示为
【权利要求】
1.轮胎的表面上呈现的凸纹元素的提取方法，包括过程中的步骤: A-捕捉所述表面的三维图像，同时对图像的每一个像素(i，j)分配与这一点的形貌高度成比例的灰度级值，以便获得起始图像(f)， B-借助结构化元素，由第一顶帽变换所述起始图像(f)，以便获得通过差分化展平的图像(fi)，(fl=f- Y 3,151 ⑴)， C-借助第一和第二结构化元素，使用滤波由第二顶帽变换通过差分化展平的图像(Π)，以便获得用作标记的滤波图像(f 2=FTH (f i) =fr ((Y31, !51 ( Φ 31, 51 (fl) ) ) Λ fi)),并且基于包含在所述滤波图像(f2)中的所述标记，重构通过差分化展平的图像呔)，以便形成重构滤波图像(/3 = R'W， D-借助给定尺寸、形状和取向的结构化元素，使用滤波由一系列顶帽连续变换所述重构滤波图像(f3)，以便获得一系列滤波展平图像(f4=FTH(f3)，f5=FTH(f4)，f6=FTH(f5))， E-实施步骤D完成时获得的所述一系列滤波展平图像中的最后图像(f6)的阈值化，以便获得分割图像(Ta3t^f6)=Seg1),以使得所述凸纹元素在黑色背景上呈现白色。
2.根据权利要求1所述的提取方法，其中，在步骤B之前，在正交参考坐标系(OXY)中展开所述表面的图像，其中，横坐标轴(OX)表示圆周向值，纵坐标轴(OY)表示径向值。
3.根据权利要求1或2所述的提取方法，其中，用于步骤B中的结构化元素具有线性形状或具有矩形形状，选择其尺寸，以使得在圆周向上取向的线性结构化元素的长度或矩形的长边包括对应于在4_与15mm之间的长度的多个像素，而矩形的短边包括对应于在0.1mm与0.3mm之间的长度的多个像素。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的提取方法，其中: -步骤C中用于形态学闭运算的第一结构化元素具有矩形形状，选择其尺寸，以使得在圆周向意义上取向的矩形的长边包括对应于在1_与5_之间的长度的多个像素，而矩形的短边包括对应于在1_与2_之间的长度的多个像素，以及 -步骤C中用于形态学开运算的第二结构化元素具有矩形形状，选择其尺寸，以使得在圆周向意义上取向的矩形的长边包括对应于在4_与15_之间的长度的多个像素，而矩形的短边包括对应于在1_与2_之间的长度的多个像素。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的提取方法，其中，在步骤D的过程中，结构化元素具有线性形状或矩形形状，并在圆周向或径向上取向。
6.根据权利要求5所述的提取方法，其中，选择结构化元素的尺寸，以使得矩形的短边包括对应于在0.1mm与2_之间的长度的多个像素，而矩形的长边或线性结构化元素的长度包括对应于在0.3mm与15_之间的长度的多个像素。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的提取方法，其中，在步骤E的过程中，执行与大于或等于0.15mm的高度变化相对应的灰度级的阈值化。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的提取方法，其中，在完成步骤E时，定义在分割图像上呈现白色的所述元素的形状因子。
9.根据权利要求8所述的提取方法，其中，仅保留其形状因子对应于预定值的对象。
10.根据权利要求9所述的提取方法，其中，所述形状因子是形状的主要角取向(α)，和/或形状的面积，和/或包围所述形状的椭圆形的偏心率。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的提取方法，其中，在搜索所述形状因子之前，由对应于具有预定义长度且从原点(O)开始的角区部的重叠带(seg°ralap)圆周向地增大分割图像(Seg1, seg6)。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的提取方法，其中，所考虑的表面是轮胎的内表面，并且所述凸纹元素是条纹。
【文档编号】G06T7/00GK103649995SQ201280033451
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月10日 优先权日:2011年5月19日
【发明者】G·努瓦耶尔, J-P·扎内拉, A·若利 申请人:米其林企业总公司, 米其林研究和技术股份公司