[发明专利]用于处理轮胎表面的数字图像以便检测异常的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轮胎制造领域，并且更特别地涉及其中检查轮胎以便提供相对于预定参考的一致性的诊断的步骤。

背景技术

该检验步骤可以通过操作者进行轮胎的详细目视检查来执行。备选地，使用分析轮胎表面图像的方法的自动检查方法正在研发中。该图像可以是被称为3D(三维)图像的浮凸图像，或者是被称为2D图像的彩色水平图像。根据待检测的特定元件，这两种图像可以单独使用或者可以结合起来。

可以借助于已知方法、基于光学三角原理、以及使用联接至诸如激光源的光源的传感器来获得三维表面的图像。可以提供该标高图像的任何其他种类的3D传感器(例如，使用立体视觉、小断面、渡越时间或者其他技术的传感器)适用于该方法。如此，获得了轮胎表面的形貌图像。

为了便于图像的数字处理，通常的做法是，使与形成图像像素的点相关的灰度水平对应于该点相对于轮胎表面的标高(elevation)。这提供了一种二维黑白图像，可以使用适于轮胎的特定情况的图像处理技术来利用所述二维黑白图像。

在可能出现在轮胎的内表面或者外表面上的异常之中，通常遇到的是由空气滞留所引起的通常已知为气孔(blow hole)的异常。

这些气孔以局部膨胀的形式出现，在轮胎表面层中形成小隆起。这些气孔的表面面积很少超过大约10cm²，并且其近似圆形的形状常常类似于拱丘的顶部。它们的尺寸很少超过几毫米。

这些气孔的几何特征经常使其难以定位，甚至对于有经验的操作者来说也难以定位。因此，通过使用诸如本文件中所述的图像处理方法来使该任务自动化是特别有用的。

发明内容

本发明提出利用这些空间特征。事实上，可以看到，所述气孔具有基本上在由相对于轮胎表面的最大标高的点所代表的中心上会聚的最大斜度的线。

因此，根据本发明的方法提供了一种捕捉所述表面的标高的三维图像以及向由图像的像素所代表的表面的每个点分配与其相对于所述表面的标高成比例的灰度水平的方式。

分析所生成的图像的方法的特征在于，其包括以下步骤：

-基于标高图像，形成表面的标高梯度的定向图像，其中每个点被分配以一个灰度水平值，所述灰度水平值与由非零范数矢量在图像平面中的投影给出的方向所形成的角度成比例，所述非零范数矢量在该点处基本上对应于与所述表面相切并且在最大斜度方向上定向的梯度矢量。

-通过使用数字滤波变换标高梯度的定向图像来确定滤波后的定向图像，所述数字滤波能够对包括与气孔的标高梯度的参考定向图像相似的结构的区域进行选择。

如上所述，参考气孔的标高梯度的图像具有特定结构，该特定结构的特征在于，在属于气孔的点的最大斜度方向上定向的梯度矢量基本上全都朝向对应于所述气孔的最高点并且相当于拱丘顶部的中心定向。因此，由这些梯度矢量与给定方向所形成的角度从0°至360°连续地变化。通过向该角度赋予成比例的灰度值，获得沿着由所述气孔所形成的拱丘的任何水平处的曲线连续地改变的灰度变化，所述曲线的形状基本上与以最大标高的中心点为中心的圆的形状相匹配。因此，气孔的标高梯度的参考定向图像的结构呈灰度水平基本上周向渐变的形式。

优选地，通过求得所述表面的标高梯度的定向图像与由参考气孔的标高梯度的定向图像所形成的掩模(mask)的卷积乘积来获得所述滤波后的定向图像。卷积是用于凸显待检查的表面的其中与该参考图像最为相似的区域的运算。

为了便于计算，可以通过认为在标高图像的每个点处在最大斜度方向上定向的梯度矢量等于与所述表面相切并且分别在两个正交方向上定向的两个梯度矢量之和来实施所述方法。

优选地，在所述滤波后的定向图像上执行阈值化运算，以便确定最可能包含气孔的区域。

为了减少错误检测，可能有用的是提供以下补充步骤，其中：

-确定所述表面上的、形成与通过模制制成的标记相对应的浮凸元件的点，并且将这些点处的灰度水平调整成待检查的表面的灰度水平，以便获得校正后的标高图像，

-在校正后的标高图像的每个点处，确定在所涉及的点的近程或远程附近处的像素的平均标高，并且通过向该像素分配与标高分值成比例的灰度水平来确定滤波后的标高图像，所述标高分值通过将这些平均标高与预定阈值进行比较来计算。

然后，可以有用(有效)地求得滤波后的定向图像与滤波后的标高图像的乘积，以便获得结合图像。

为了改善结合图像的判读，可以在结合图像上进行阈值化，以获得分割(分段)图像，其中待检查的表面的可能包含气孔的区域被加亮(凸显)。

附图说明