本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

汽車(chē)輪胎的花紋的主要作用就是增加胎面與路面間的摩擦力，排除積水，以防止車(chē)輪打滑，輪胎花紋提高了胎面接地彈性，在胎面和路面間切向力(如驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和橫向力)的作用下，花紋能產(chǎn)生較大的切向彈性變形。切向力增加，切向變形隨之增大，接觸面的“磨擦作用”也就隨之增強(qiáng)，進(jìn)而抑制了胎面與路面打滑或打滑趨勢(shì)。這在很大程度上消除了無(wú)花紋(光胎面)輪胎易打滑的弊病，使得與輪胎和路面間磨擦性能有關(guān)的汽車(chē)性能——?jiǎng)恿π?、制?dòng)性、轉(zhuǎn)向操縱性和行駛安全性的正常發(fā)揮有了可靠的保障。

現(xiàn)有的輪胎磨損測(cè)量方法一般采用目測(cè)的方法，這種方法評(píng)人的直觀判斷，人為因素很大，無(wú)法保證精確性。另外一種輪胎磨損的測(cè)量方法是對(duì)花紋深度進(jìn)行測(cè)量，該方法主要是由檢測(cè)人員用輪胎花紋深度尺進(jìn)行接觸式測(cè)量，由于檢驗(yàn)人員的操作方法以及輪胎花紋深度尺自身的誤差會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差，且人工測(cè)量效率低，嚴(yán)重制約了汽車(chē)檢測(cè)線(xiàn)的工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明目的如何避免出現(xiàn)測(cè)試人員人為因素造成的誤判，提高測(cè)試的準(zhǔn)確度和效率。

為了解決以上問(wèn)題本發(fā)明提出了一種線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)的輪胎花紋深度的測(cè)量方法，其特征在于通過(guò)以下具體步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1.1、捕獲線(xiàn)結(jié)構(gòu)光的輪胎外廓圖像；

步驟1.2、輪胎外廓圖像經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理獲得光條中心線(xiàn)；

步驟1.3、同時(shí)對(duì)輪胎外廓圖像進(jìn)行分析識(shí)別出輪胎外廓曲線(xiàn)；

步驟1.4、針對(duì)識(shí)別到的輪胎外廓曲線(xiàn)，進(jìn)一步識(shí)別出輪胎花紋和識(shí)別出花紋位置；

步驟5、對(duì)花紋位置進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算，獲得花紋深度。

所述的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)的輪胎花紋深度的測(cè)量方法，其特征在于所述捕獲線(xiàn)結(jié)構(gòu)光的輪胎外廓圖像具體包括以下步驟：

步驟2.1、將兩個(gè)線(xiàn)激光器設(shè)置在同一平面，控制兩個(gè)線(xiàn)激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光，并投射到輪胎輪廓表面形成一條“一”字型激光斷面輪廓光條；

步驟2.2、控制測(cè)試臺(tái)左右兩臺(tái)采樣相機(jī)同時(shí)工作，采樣相機(jī)同步工作分別從左邊和右邊采集輪胎輪廓圖像；

步驟2.3、采樣相機(jī)將采樣到的左右兩幅輪胎輪廓圖像輸出到圖像處理模塊，完成輪胎外廓圖像采樣步驟。

所述的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)的輪胎花紋深度的測(cè)量方法，其特征在于圖像處理模塊按照以下具體步驟對(duì)輪胎外廓圖像進(jìn)行處理：

步驟3.1、通過(guò)光強(qiáng)比對(duì)法獲得線(xiàn)結(jié)構(gòu)光條中心線(xiàn)，并獲取光條中心線(xiàn)上各個(gè)像素在輪胎外廓圖像的用戶(hù)坐標(biāo)；

步驟3.2、將光條中心線(xiàn)用戶(hù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)。

所述的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)的輪胎花紋深度的測(cè)量方法，其特征在于，所述識(shí)別出輪胎花紋和識(shí)別出花紋位置具體包括以下步驟：

步驟4.1、根據(jù)獲得的光條中心線(xiàn)世界坐標(biāo)進(jìn)行插值，獲得橫坐標(biāo)等間距的擬合曲線(xiàn)；

步驟4.2、對(duì)獲得的擬合曲線(xiàn)一次光順處理，獲得一次光順曲線(xiàn)；

步驟4.3、對(duì)一次光順曲線(xiàn)進(jìn)行一次差分處理，獲得一次差分曲線(xiàn)；

步驟4.4、對(duì)一次差分曲線(xiàn)后進(jìn)行取絕對(duì)值處理，獲得絕對(duì)曲線(xiàn)；

步驟4.5、對(duì)絕對(duì)曲線(xiàn)再進(jìn)行二次光順處理，獲得二次光順曲線(xiàn)；

步驟4.6、對(duì)二次光順曲線(xiàn)進(jìn)行二次差分，獲得二次差分曲線(xiàn)；

步驟4.7、對(duì)二次差分曲線(xiàn)進(jìn)行取符號(hào)處理；

步驟4.8、對(duì)取符號(hào)處理結(jié)果進(jìn)行三次差分；

步驟4.9、獲得花紋所在位置。

所述的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)的輪胎花紋深度的測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)花紋位置進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算，獲得到花紋深度，具體包括以下步驟：

步驟5.1、取出一段花紋的各個(gè)采樣點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟5.2、尋找y值最小的點(diǎn)的x，y坐標(biāo)；

步驟5.3、尋找y值最小點(diǎn)左右兩側(cè)y最大值的點(diǎn)的x，y坐標(biāo)。

步驟5.4、計(jì)算y值最小點(diǎn)到直線(xiàn)兩側(cè)y值最大點(diǎn)連線(xiàn)的距離，該距離即為該段花紋的深度；

步驟5.5、重復(fù)步驟1-5，直到求出所有花紋深度。

本發(fā)明通過(guò)采集線(xiàn)激光器在輪胎表面形成的激光斷面輪廓光條；利用ccd攝像機(jī)，計(jì)算輪胎輪廓信息生成完整輪廓圖像；通過(guò)對(duì)捕獲的輪胎輪廓圖像求得花紋深度，由于整個(gè)測(cè)試測(cè)試傳感器與待測(cè)試輪胎都是非接觸進(jìn)行采樣，整個(gè)測(cè)試過(guò)程全部可自動(dòng)進(jìn)行，因此具有很好的魯棒性，且有助于對(duì)車(chē)輛進(jìn)行四輪定位等維修和維護(hù)工作。

附圖說(shuō)明

圖1是線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的流程圖；

圖2為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的未細(xì)化的輪胎輪廓圖；

圖3為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得單像素后的輪廓圖；

圖4為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的完整的輪胎輪廓曲線(xiàn)；

圖5為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的對(duì)花紋位置進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算獲得花紋深度流程圖；

圖6為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的等距離擬合胎冠線(xiàn)；

圖7為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)等距擬合胎冠線(xiàn)進(jìn)行一次光順曲線(xiàn)；

圖8為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)光順后的曲線(xiàn)進(jìn)行一次差分曲線(xiàn)圖；

圖9為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)光順曲線(xiàn)進(jìn)行差分后絕對(duì)值曲線(xiàn)圖；

圖10為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)取絕對(duì)值后的曲線(xiàn)再進(jìn)行光順的二次光順曲線(xiàn)；

圖11為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)光順曲線(xiàn)進(jìn)行差分的二次差分曲線(xiàn)圖；

圖12為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)差分曲線(xiàn)取符號(hào)圖；

圖13為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法對(duì)取符號(hào)后的曲線(xiàn)進(jìn)行差圖；

圖14為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的花紋位置圖；

圖15為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的對(duì)花紋位置進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算獲得花紋深度流程圖；

圖16為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的取出一段花紋坐標(biāo)圖；

圖17為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的尋找y值最小的點(diǎn)a的x，y坐標(biāo)圖；

圖18為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的a點(diǎn)兩側(cè)最大y值點(diǎn)m和n的示意圖；

圖19為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的花紋底部到線(xiàn)段mn的距離示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的流程圖，將兩個(gè)線(xiàn)激光器設(shè)置在同一平面，控制兩個(gè)線(xiàn)激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的線(xiàn)結(jié)構(gòu)光，并投射到輪胎輪廓表面形成一條“一”字型激光斷面輪廓光條；控制測(cè)試臺(tái)左右兩臺(tái)采樣相機(jī)同時(shí)工作，采樣相機(jī)同步工作分別分別從左邊和右邊采集輪胎輪廓圖像；采樣相機(jī)將采樣到的左右兩幅輪胎輪廓圖像輸出到圖像處理模塊，完成輪胎外廓圖像的采樣。

圖2為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的未細(xì)化的輪胎輪廓圖；為了更好的說(shuō)明，輪廓線(xiàn)與背景色進(jìn)行了亮度反轉(zhuǎn)，黑線(xiàn)部分為輪胎輪廓，白色是背景。原始圖片應(yīng)該是背景為黑色，輪胎輪廓為白色，以下圖像為了方便說(shuō)明都做了類(lèi)似處理。

圖3為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得單像素后的輪廓圖；由于原始采樣的圖形的輪廓線(xiàn)同一個(gè)位置都包含多個(gè)像素，為了進(jìn)步不方便處理，每個(gè)位置保留一個(gè)中心像素，獲得單像素線(xiàn)，也就是對(duì)圖像進(jìn)行處理獲得光條中心線(xiàn)，圖3是圖2進(jìn)行單像素化后的輪廓圖。

將獲得的輪廓圖的光條中心線(xiàn)進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲得如圖4的世界坐標(biāo)系中的完整的輪胎輪廓曲線(xiàn)。

圖5為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法的對(duì)花紋位置進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算獲得花紋深度流程圖；根據(jù)獲得的光條中心線(xiàn)世界坐標(biāo)進(jìn)行差值，光條中心線(xiàn)世界坐標(biāo)進(jìn)行插值，獲得橫坐標(biāo)等間距的擬合曲線(xiàn)，如圖6所示，擬合曲線(xiàn)也稱(chēng)為等距離擬合胎冠線(xiàn)；對(duì)獲得的擬合曲線(xiàn)一次光順處理，獲得一次光順曲線(xiàn)，如圖7所示；對(duì)一次光順曲線(xiàn)進(jìn)行一次差分處理，獲得一次差分曲線(xiàn)，如圖8所述；對(duì)一次差分曲線(xiàn)后進(jìn)行取絕對(duì)值處理，獲得絕對(duì)值曲線(xiàn)，如圖9所示；對(duì)絕對(duì)曲線(xiàn)再進(jìn)行二次光順處理，獲得二次光順曲線(xiàn)，如圖10所示；對(duì)二次光順曲線(xiàn)進(jìn)行二次差分，獲得二次差分曲線(xiàn)，如圖11所示；對(duì)二次差分曲線(xiàn)進(jìn)行取符號(hào)處理，獲得差分曲線(xiàn)取符號(hào)圖，如圖12所示；對(duì)取符號(hào)處理結(jié)果進(jìn)行三次差分，獲得三次差分曲線(xiàn)，如圖13所示；根據(jù)獲取的三次差分曲線(xiàn)獲得花紋所在位置，圖14所示很容易根據(jù)三次差分曲線(xiàn)獲得花紋1、花紋2、花紋3和花紋4。

紋深度流程圖，根據(jù)獲得的各個(gè)花紋，分別進(jìn)行各個(gè)花紋的深度測(cè)量。取出一段花紋的各個(gè)采樣點(diǎn)坐標(biāo)，如圖16所示；尋找y值最小的點(diǎn)的x，y坐標(biāo)，如圖17所示；尋找y值最小點(diǎn)左右兩側(cè)y最大值的點(diǎn)的x，y坐標(biāo)，如圖18所示。圖19為線(xiàn)結(jié)構(gòu)光機(jī)器視覺(jué)輪胎磨損測(cè)量方法獲得的花紋底部到線(xiàn)段mn的距離示意圖,計(jì)算y值最小點(diǎn)到直線(xiàn)兩側(cè)y值最大點(diǎn)連線(xiàn)mn的距離，該距離即為該段花紋a的深度；以此類(lèi)推計(jì)算出所有花紋的深度。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。