CN105987670A - 轮胎压痕深度数据的处理方法、***和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎压痕深度数据的处理方法、***和装置。其中，该方法包括：采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标；对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标，其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应；根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。通过本发明，解决了现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，实现了提高测量轮胎压痕深度数据的测量精度的效果。

Description

轮胎压痕深度数据的处理方法、***和装置

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体而言，涉及一种轮胎压痕深度数据的处理方法、***和装置。

背景技术

在轮胎成型鼓的反包过程中，由于成型鼓的机械设计参数或者滚轮压力的影响，会在轮胎表面形成比较深的压痕，这种压痕在橡胶硫化后仍不能有效的去除，既影响轮胎质量也影响美观。通过获取轮胎压痕深度信息，能改进成型鼓的设计。在现有技术中，轮胎表面的压痕深度测量主要是利用传统的接触测量方法对轮胎进行测量，直接测量出压痕深度。该测量方式操作简单，但是存在着测量精度低、定位不准确以及操作困难等缺点。

针对现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轮胎压痕深度数据的处理方法、***和装置，以解决现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轮胎压痕深度数据的处理方法。

根据本发明的处理方法包括：采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标；对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标，其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应；根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。

进一步地，采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像包括：采集线激光束投射在处于各个第一旋转角度的轮胎上的光条图像，其中，第一旋转角度在预设角度范围内；对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标包括：获取采集光条图像的采集设备的内部标定参数和外部标定参数；基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标；按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标。

进一步地，基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标包括：按照第一公式计算像素点的第三坐标 ，其中，第一公式为：为像素点的第一坐标，为图像坐标系的原点在第一坐标的二维坐标系中的坐标；外部标定参数包括和b。

进一步地，按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标包括：按照公式组计算像素点K对应的采集点P的第二坐标，其中，公式组包括第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式以及第七公式，传感器的坐标A、采集设备的坐标B、轮胎转动的圆心C、像素点K以及对应的采集点P位于第三坐标所在坐标系的XOY平面上，像素点K为采集点P转动第一旋转角度之后获得的光条图像上的像素点，第二公式为为圆心C在XOY平面上的坐标，为像素点K在XOY平面上的坐标，为传感器的坐标A与圆心C相对于像素点K的角度，第三公式为为圆心C与采集点P相对于像素点K的角度，第四公式为为采集设备的坐标B与采集点P相对于像素点K的角度，第五公式为像素点K与采集点P之间的距离，为轮胎的直径，第六公式为为采集设备的坐标B与像素点K之间的距离，为采集设备的坐标B与采集点P之间的距离，第七公式为为像素点K的第三坐标，为采集点P的第二坐标。

进一步地，根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据包括：基于第二坐标建立轮胎的三维模型；从三维模型上读取轮胎上不存在压痕处的第四坐标和压痕处的第五坐标，其中，第二坐标包括第四坐标和第五坐标；将第四坐标与第五坐标在高度方向的差值作为压痕处的压痕深度数据。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轮胎压痕深度数据的处理***。

根据本发明的处理***包括：采集设备，用于采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；上位机，与采集设备连接，用于获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标；并对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标，其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应；以及根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种轮胎压痕深度数据的处理装置。

根据本发明的处理装置包括：采集模块，用于采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；获取模块，用于获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标；转换模块，用于对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标，其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应；确定模块，用于根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。

进一步地，采集模块包括：采集子模块，用于采集线激光束投射在处于各个第一旋转角度的轮胎上的光条图像，其中，第一旋转角度在预设角度范围内；转换模块包括：获取子模块，用于获取采集光条图像的采集设备的内部标定参数和外部标定参数；转换子模块，用于基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标；第一确定子模块，用于按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标。

进一步地，转换子模块包括：第一计算模块，用于按照第一公式计算像素点的第三坐标，其中，第一公式为，内部标定参数包括和，为像素点的第一坐标，为图像坐标系的原点在第一坐标的二维坐标系中的坐标；外部标定参数包括和b。

进一步地，第一确定子模块包括：第二计算模块，用于按照公式组计算像素点K对应的采集点P的第二坐标，其中，公式组包括第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式以及第七公式，传感器的坐标A、采集设备的坐标B、轮胎转动的圆心C、像素点K以及对应的采集点P位于第三坐标所在坐标系的XOY平面上，像素点K为采集点P转动第一旋转角度之后获得的光条图像上的像素点，第二公式为为圆心C在XOY平面上的坐标，为像素点K在XOY平面上的坐标，为传感器的坐标A与圆心C相对于像素点K的角度，第三公式为为圆心C与采集点P相对于像素点K的角度，第四公式为为采集设备的坐标B与采集点P相对于像素点K的角度，第五公式为为像素点K与采集点P之间的距离，为轮胎的直径，第六公式为为采集设备的坐标B与像素点K之间的距离，为采集设备的坐标B与采集点P之间的距离，第七公式为为像素点K的第三坐标，为采集点P的第二坐标。

进一步地，确定模块包括：建立模块，用于基于第二坐标建立轮胎的三维模型；读取模块，从三维模型上读取轮胎上不存在压痕处的第四坐标和压痕处的第五坐标，其中，第二坐标包括第四坐标和第五坐标；第二确定子模块，用于确定将第四坐标与第五坐标在高度方向的差值作为压痕处的压痕深度数据。

采用本发明实施例，在采集线激光束投射在轮胎上形成的多个光条图像之后，获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，并将该二维的第一坐标转换为轮胎上对应采集点的三维的第二坐标，然后根据该第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。在本发明上述实施例中，基于线激光束投射在轮胎上的光条图像中光条上像素点的二维坐标，通过光条图像中像素点的二维坐标，确定对应的轮胎采集点的三维坐标，从而可以自动准确地获取轮胎的压痕深度数据，避免了现有技术中手动接触测量轮胎压痕深度的测量精度低的问题，可以方便地得到测量精度更高的压痕深度。通过本发明实施例，解决了现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，实现了提高测量轮胎压痕深度数据的测量精度的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的轮胎压痕深度数据的处理方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的采集点的二维坐标转换为三维坐标的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的像素点坐标转换为采集点坐标的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的轮胎的三维模型上一点的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的轮胎的三维模型上另一点的示意图；

图6是根据本发明实施例的一种可选的轮胎压痕深度数据的处理流程图；

图7是根据本发明实施例的轮胎压痕深度数据的处理***的示意图；

图8是根据本发明实施例的一种可选的轮胎压痕深度数据的处理***的示意图；

图9是根据本发明实施例的一种可选的轮胎的三维模型的示意图；

图10是根据本发明实施例的一种可选的轮胎的三维模型的局部放大图；以及

图11是根据本发明实施例的轮胎压痕深度数据的处理装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种轮胎压痕深度数据的处理方法。

图1是根据本发明实施例的轮胎压痕深度数据的处理方法的流程图。如图1所示，该处理方法可以包括步骤如下：

步骤S102，采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像。

步骤S104，获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标。

其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标。

步骤S106，对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标。

其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应。

步骤S108，根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。

采用本发明实施例，在采集线激光束投射在轮胎上形成的多个光条图像之后，获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，并将该二维的第一坐标转换为轮胎上对应采集点的三维的第二坐标，然后根据该第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。在本发明上述实施例中，基于线激光束投射在轮胎上的光条图像中光条上像素点的二维坐标，通过光条图像中像素点的二维坐标，确定对应的轮胎采集点的三维坐标，从而可以自动准确地获取轮胎的压痕深度数据，避免了现有技术中手动接触测量轮胎压痕深度的测量精度低的问题，可以方便地得到测量精度更高的压痕深度。通过本发明实施例，解决了现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，实现了提高测量轮胎压痕深度数据的测量精度的效果。

通过本发明上述实施例，通过光条的像素点的二维坐标确定轮胎上采集点的三维坐标，以准确地确定轮胎上各个采集点的坐标；通该处的三维坐标（即本发明上述实施例中的第二坐标）即可确定压痕深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度，解决了现有技术中接触测量的精度低、定位不准确的问题，并且通过自动的坐标转换，可以方便地测量轮胎上的各个压痕的深度数据。

根据本发明上述实施例，采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像可以包括：采集线激光束投射在处于各个第一旋转角度的轮胎上的光条图像，其中，第一旋转角度在预设角度范围内；对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标可以包括：获取采集光条图像的采集设备的内部标定参数和外部标定参数；基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标；按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标。

具体地，在轮胎处于各个第一旋转角度时，采集线激光束投射在轮胎上的不同光条图像；在获取采集设备的内部标定参数和外部标定参数之后，基于该内部标定参数和该外部标定参数将各个光条图像中光条上像素点的第一坐标转换为三维的第三坐标，然后按照各个像素点对应的第一旋转角度、第三坐标以及轮胎的直径确定轮胎上与像素点对应的采集点的三维的第二坐标。

在上述的实施例中，预设角度范围可以为0°至360°，其中，各个第一旋转角度可以分别为1°、2°、3°、4°、5°、……、358°、359°以及360°；采集设备可以为图像采集设备，如摄像机、照相机以及图像传感器等；生成线激光束的传感器可以为线激光传感器。

其中，采集设备的内部标定参数可以为对摄像机进行相机标定之后获得的相机的内部标定参数，如与摄像机焦距有关的标定参数；外部标定参数可以为对摄像机进行相机标定之后获得的相机的外部标定参数，如，与摄像机安装角度有关的标定参数。

在本发明的上述实施例中，轮胎上的采集点在旋转第一预设角度之后，成为经线激光束照射形成的光条上的一点，在采集设备采集光条图像之后，该点即成为光条图像上与前述采集点对应的像素点。

通过本发明上述实施例，可以在轮胎旋转过程中自动采集轮胎的多个光条图像（如，轮胎每转一度采集一幅光条图像，共采集360幅光条图像），对多个光条图像中的光条的进行分析后得到多个像素点的二维坐标，并基于这些二维坐标通过结构光三维重建以及坐标转换等转换处理，得到轮胎上各个采集点的三维坐标，通过该三维坐标的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度，提高了测量精度和测量效率。

进一步地，基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标可以包括：按照第一公式计算像素点的第三坐标，其中，第一公式为，内部标定参数包括和，为像素点的第一坐标，为图像坐标系的原点在第一坐标的二维坐标系中的坐标；外部标定参数包括和b。

具体地，通过预先获取的内部标定参数（即和）、像素点在像素坐标系（即上述实施例中第一坐标所在的二维坐标系）中的第一坐标、图像坐标系的原点在该像素坐标系中的坐标以及外部标定参数（即和b），利用第一公式计算出各个像素点在世界坐标系中的三维坐标（即第三坐标）。

其中，为焦距与像素点在u方向上的物理宽度尺寸的比值，为焦距与像素点在v方向上的物理宽度尺寸的比值；为线激光束所在激光光面与传感器和采集设备所在直线的夹角；b为采集设备与传感器之间的距离，和b代表了传感器与采集设备安装的空间位置关系。

在上述实施例中，世界坐标系与采集设备坐标系（即以采集设备的中心所在位置为坐标原点的坐标系）可以为同一个三维坐标系，即这两个三维坐标系的坐标原点均为采集设备的中心所在的点且坐标轴重合；图像坐标系是以采集设备的成像芯片的中心为坐标原点的二维坐标系，像素坐标系则是以采集设备的成像芯片的左上角为坐标原点的二维坐标系。

下面结合图2详细介绍本发明上述实施例。如图2所示，为传感器坐标系（即上述实施例中的图像坐标系），为相机光心坐标系（即上述实施例中的采集设备坐标系），坐标A为传感器的所在位置的坐标，坐标B为采集设备的所在位置的坐标，采集点K的坐标为世界坐标系中的三维坐标，b代表A、B之间的距离（即传感器与采集设备的安装距离），为激光光面与面的夹角，为简化计算，保证与两坐标系的共线且平行。由此，通过图像坐标到世界坐标的转换算法，可以得出光条图像中线激光束上各点的三维坐标，即通过第一公式计算得到的。

通过本发明上述实施例，在获取压痕深度数据之前，对采集设备（如摄像机）进行标定，以获取摄像机的内部及外部参数，在计算各个像素点的三维坐标时可以消除图像畸变带来的影响，准确地获取了各个像素点的三维坐标。

在本发明上述实施例中，按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标可以包括：按照公式组计算像素点K对应的采集点P的第二坐标，其中，公式组包括第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式以及第七公式，传感器的坐标A、采集设备的坐标B、轮胎转动的圆心C、像素点K以及对应的采集点P位于第三坐标所在坐标系的XOY平面上，像素点K为采集点P转动第一旋转角度之后获得的光条图像上的像素点，第二公式为为圆心C在XOY平面上的坐标，为像素点K在XOY平面上的坐标，为传感器的坐标A与圆心C相对于像素点K的角度，第三公式为为圆心C与采集点P相对于像素点K的角度，第四公式为为采集设备的坐标B与采集点P相对于像素点K的角度，第五公式为像素点K与采集点P之间的距离，为轮胎的直径，第六公式为为采集设备的坐标B与像素点K之间的距离，为采集设备的坐标B与采集点P之间的距离，第七公式为为像素点K的第三坐标，为采集点P的第二坐标。

具体地，按照公式组中的各个公式将像素点的三维坐标转换为对应采集点的三维坐标，通过采集点的三维坐标中的高度维度值即可确定轮胎上指定压痕的压痕深度数据。

由图2得出的坐标是每个光条上各个像素点的三维坐标，为了获取深度数据，还需参照轮胎的旋转角度（即上述实施例中的第一旋转角度），将其转换为世界坐标系下的采集点的三维坐标。如图3所示，XOY为世界坐标系中的XOY平面（即图2所示的xBy平面），图3中的坐标A即为图2中传感器的坐标A，图3中的坐标B即为图2所示的相机光心的坐标B，C为轮胎转动的圆心，P为轮胎上某一采集点，K为P点转动角度后获得的光条图像中的像素点，K点坐标即上述实施例中的第三坐标，已知K点坐标，求P点坐标。

由图3的三角关系可以得到：第二公式：，其中，为圆心C在XOY平面上的坐标，为像素点K在XOY平面上的坐标，为传感器的坐标A与圆心C相对于像素点K的角度；第三公式：，其中，为圆心C与采集点P相对于像素点K的角度；第四公式：，其中，为采集设备的坐标B与采集点P相对于像素点K的角度；第五公式：，其中，为像素点K与采集点P之间的距离，为轮胎的直径。

在该实施例中，P点相对于K点的空间坐标变化可以通过第六公式计算出来：，其中，为采集设备的坐标B与像素点K之间的距离，为采集设备的坐标B与采集点P之间的距离；那么P点的空间坐标（即上述实施例中的第二坐标）可以通过第七公式计算得到：，其中，为像素点K的第三坐标，为采集点的第二坐标。

通过本发明上述实施例，实现了将光条图像中的各个像素点的三维坐标转换为轮胎上对应采集点的三维坐标，从而可以根据采集点的三维坐标中的高度维度值得到轮胎上压痕的深度数据。

根据本发明上述实施例，根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据可以包括：基于第二坐标建立轮胎的三维模型；从三维模型上读取轮胎上不存在压痕处的第四坐标和压痕处的第五坐标，其中，第二坐标包括第四坐标和第五坐标；将第四坐标与第五坐标在高度方向的差值作为压痕处的压痕深度数据。

具体地，根据各个采集点的第二坐标建立轮胎的三维模型，对于指定的压痕，从该三维模型上读取轮胎上该压痕附近不存在压痕处的第四坐标和该压痕处的第五坐标，将这两个坐标中的高度维度值的差值作为上述压痕的压痕深度数据。

在一个可选的实施例中，选用轮胎直径为1200mm，采集设备为omronFH-SC02相机，获得如图4所示的轮胎的三维模型，通过鼠标点选便可获得该三维模型上与任意一处压痕相关的第四坐标（如图4中的X:-374.8、Y:1199和Z:-16.99）和第五坐标（如图5中的X:-413.1、Y:1156和Z:-17.85），所选的轮胎压痕深度即为这两个坐标的Z方向高度差：0.86mm（即17.85-16.99=0.86）。

通过本发明上述实施例，通过将像素点的二维坐标转换为世界坐标系下的三维坐标，并最终转换为对应轮胎上采集点的三维坐标，建立了轮胎的三维模型，只需点选三维模型上的某一点即可获取该点的三维坐标，通过将某一压痕附近不存在压痕处的一点的三维坐标和该压痕处一点的三维坐标在高度维度上的差值作为对应压痕的压痕深度数据，可以便捷地获得轮胎任一压痕的深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度数据，定位准确，操作简便，提高了测量精度。

如图6所示，该处理流程可以包括如下步骤：

步骤S602，图像获取。

具体地，步骤S502可以通过上述实施例中的步骤S102实现，在此不再赘述。

步骤S604，相机标定。

其中，相机即本发明上述实施例中的采集设备。

具体地，采用张定友相机标定算法，有效地获取相机的内部及外部参数，如相机焦距标定参数或相机安装角度标定参数等。

步骤S606，三维重建。

具体地，步骤S606可以通过本发明上述实施例中的基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标来实现，在此不再赘述。

在该实施例中，内部标定参数可以为步骤S604相机标定获得的相机的内部及外部参数。

步骤S608，坐标转换。

具体地，步骤S608可以通过本发明上述实施例中的按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标来实现，在此不再赘述。

步骤S610，获取深度数据。

具体地，步骤S610可以通过本发明上述实施例中的根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据来实现，在此不再赘述。

通过本发明上述实施例，在三维重建之前，对相机进行标定以获得相机的内部及外部参数，消除了图像畸变对三维重建的影响，为下一步骤中的三维重建提供可靠的前期数据，从而提高了获取的深度数据的精确度。

图7是根据本发明实施例的轮胎压痕深度数据的处理***的示意图，如图7所示，该处理***可以包括：采集设备10，用于采集线激光束投射在轮胎30上的多个光条图像；上位机50，与采集设备10连接，用于获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标；并对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标，其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应；以及根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。

在上述实施例中，线激光束是由线激光的传感器70发射的。

采用本发明实施例，在采集设备采集线激光束投射在轮胎上形成的多个光条图像之后，上位机获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，并将该二维的第一坐标转换为轮胎上对应采集点的三维的第二坐标，然后根据该第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。在本发明上述实施例中，基于线激光束投射在轮胎上的光条图像中光条上像素点的二维坐标，通过光条图像中像素点的二维坐标，确定对应的轮胎采集点的三维坐标，从而可以自动准确地获取轮胎的压痕深度数据，避免了现有技术中手动接触测量轮胎压痕深度的测量精度低的问题，可以方便地得到测量精度更高的压痕深度。通过本发明实施例，解决了现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，实现了提高测量轮胎压痕深度数据的测量精度的效果。

通过本发明上述实施例，通过光条的像素点的二维坐标确定轮胎上采集点的三维坐标，以准确地确定轮胎上各个采集点的坐标；通该处的三维坐标（即本发明上述实施例中的第二坐标）即可确定压痕深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度，解决了现有技术中接触测量的精度低、定位不准确的问题，并且通过自动的坐标转换，可以方便地测量轮胎上的各个压痕的深度数据。

下面结合图8详细介绍本发明上述实施例。如图8所示，该处理***可以包括：激光发射器90，用于发射线激光束并将线激光束投射在轮胎30上形成光条图像；相机100，用于采集轮胎上的多个光条图像，并将光条图像上传至上位机；上位机50，包括图像采集单元51和图像处理单元53，其中，图像采集单元51用于生成图像采集控制命令，该图像采集控制命令可以控制相机在第一预设角度采集轮胎上的光条图像；图像处理单元53与图像采集单元51连接，用于通过采集到的光条图像建立轮胎的三维轮廓模型（即本发明上述实施例中的轮胎的三维模型），并获取轮胎压痕的压痕深度数据。

在该实施例中，激光发射器即本发明上述实施例中的线激光的传感器；相机即本发明上述实施例中的采集设备。

如图8所示，线激光发射器发射一条线激光束并将其投射到轮胎上，为了得到轮胎的完整外形轮廓，需要对轮胎进行360°旋转，在测量过程中，将轮胎置于转轴上，当转轴转至时，激光线束投射到轮胎表面上时，通过相机拍摄得到激光光束投射到轮胎上的光条图像，对该图像分析后可得到图像数据，即为轮胎表面在转动时的二维轮廓数据（即本发明上述实施例中的第一坐标）；在测量过程中，通过对上位机中图像采集单元的程序的设定，在轮胎每转1°时相机采集一幅光条图像，最终可采集到360幅光条图像，对这些光条图像利用结构光三维重建算法及坐标转换方法进行处理，可以得到轮胎表面的三维模型，具体地处理流程如图6所示。

如图9所示，该模型为图8所示的处理***选用轮胎直径为1200mm的轮胎和omronFH-SC02相机，并依据如图6所示的算法获得的轮胎的三维模型的示意图，其中，1为轮胎的内侧边，2为轮胎的外侧边。

表1所示为轮胎上的六个压痕深度数据的误差分析表。如表1所示，真实数据为压痕的真实深度，测量数据a为通过如图9所示的三维模型获得的压痕深度数据，测量数据b是通过现有技术中的接触测量方法测得的压痕深度数据，误差a为测量数据a与真实数据的误差，误差b为测量数据b与真实数据的误差。

如表1所示，对于同一个压痕而言，测量数据a比测量数据b更加接近真实数据，即，通过本发明上述实施例中的三维模型获取的压痕深度数据比现有技术中的接触测量获取的压痕深度数据更加准确。

表1

如图10所示的三维模型的局部放大图，为上述表1中压痕序号1的三维模型的局部放大图，鼠标点选三维模型中该压痕上的任意一点，即可获取该点处压痕深度数据（如图10所示的0.717mm），在图10中还示出了该压痕所对应的压痕深度数据的范围，即0mm~1.15mm，这一范围包括该压痕上各个点的压痕深度数据，且将其分为三个子范围（如图10所示的0mm~0.384mm、0.384mm~0.767mm以及0.767mm~1.15mm）；在确定该压痕的压痕深度数据时，选择该压痕上深度最深处所对应的数据作为该压痕的压痕深度数据（如图10和表1所示的1.15mm）。

由图10及表1中可以看出，基于结构光三维重建实现了成型鼓轮胎反包压痕的深度检测（即本发明上述实施例中的轮胎的压痕深度数据的获取），且实验数据与真实数据的误差在4%左右，测量精度远高于现有技术中的接触测量的量测精度。

通过本发明上述实施例，基于线结构光三维重建技术获取轮胎的压痕深度数据，解决了现有技术中接触测量的测量精度低、操作不方便等缺点。实现表明，基于本发明可以有效地测得轮胎的压痕深度数据，为指导成型鼓结构数据设计提供了可靠的数据支持。

本发明实施例还提供了一种轮胎压痕深度数据的处理装置。该处理装置可以通过本发明上述实施例中的轮胎压痕深度数据的处理方法实现其功能。

图11是根据本发明实施例的轮胎压痕深度数据的处理装置的示意图。如图11所示，该处理装置可以包括：采集模块20，用于采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；获取模块40，用于获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，第一坐标为各个像素点在光条图像上的二维坐标；转换模块60，用于对各个像素点的第一坐标进行坐标转换得到轮胎上的采集点的第二坐标，其中，第二坐标为三维坐标，像素点与轮胎上的采集点一一对应；确定模块80，用于根据第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。

采用本发明实施例，在采集线激光束投射在轮胎上形成的多个光条图像之后，获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，并将该二维的第一坐标转换为轮胎上对应采集点的三维的第二坐标，然后根据该第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。在本发明上述实施例中，基于线激光束投射在轮胎上的光条图像中光条上像素点的二维坐标，通过光条图像中像素点的二维坐标，确定对应的轮胎采集点的三维坐标，从而可以自动准确地获取轮胎的压痕深度数据，避免了现有技术中手动接触测量轮胎压痕深度的测量精度低的问题，可以方便地得到测量精度更高的压痕深度。通过本发明实施例，解决了现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，实现了提高测量轮胎压痕深度数据的测量精度的效果。

通过本发明上述实施例，通过光条的像素点的二维坐标确定轮胎上采集点的三维坐标，以准确地确定轮胎上各个采集点的坐标；通该处的三维坐标（即本发明上述实施例中的第二坐标）即可确定压痕深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度，解决了现有技术中接触测量的精度低、定位不准确的问题，并且通过自动的坐标转换，可以方便地测量轮胎上的各个压痕的深度数据。

根据本发明上述实施例，采集模块可以包括：采集子模块，用于采集线激光束投射在处于各个第一旋转角度的轮胎上的光条图像，其中，第一旋转角度在预设角度范围内；转换模块可以包括：获取子模块，用于获取采集光条图像的采集设备的内部标定参数和外部标定参数；转换子模块，用于基于内部标定参数和外部标定参数对第一坐标进行坐标转换得到像素点的三维的第三坐标；第一确定子模块，用于按照第一旋转角度、轮胎的直径以及第三坐标确定像素点对应的采集点的第二坐标。

具体地，在轮胎处于各个第一旋转角度时，采集线激光束投射在轮胎上的不同光条图像；在获取采集设备的内部标定参数和外部标定参数之后，基于该内部标定参数和该外部标定参数将各个光条图像中光条上像素点的第一坐标转换为三维的第三坐标，然后按照各个像素点对应的第一旋转角度、第三坐标以及轮胎的直径确定轮胎上与像素点对应的采集点的三维的第二坐标。

在上述的实施例中，预设角度范围可以为0°至360°，其中，各个第一旋转角度可以分别为1°、2°、3°、4°、5°、……、358°、359°以及360°；采集设备可以为图像采集设备，如摄像机、照相机以及图像传感器等；生成线激光束的传感器可以为线激光传感器。

其中，采集设备的内部标定参数可以为对摄像机进行相机标定之后获得的相机的内部标定参数，如与摄像机焦距有关的标定参数；外部标定参数可以为对摄像机进行相机标定之后获得的相机的外部标定参数，如，与摄像机安装角度有关的标定参数。

在本发明的上述实施例中，轮胎上的采集点在旋转第一预设角度之后，成为经线激光束照射形成的光条上的一点，在采集设备采集光条图像之后，该点即成为光条图像上与前述采集点对应的像素点。

通过本发明上述实施例，可以在轮胎旋转过程中自动采集轮胎的多个光条图像（如，轮胎每转一度采集一幅光条图像，共采集360幅光条图像），对多个光条图像中的光条的进行分析后得到多个像素点的二维坐标，并基于这些二维坐标通过结构光三维重建以及坐标转换等转换处理，得到轮胎上各个采集点的三维坐标，通过该三维坐标的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度，提高了测量精度和测量效率。

进一步地，转换子模块可以包括：第一计算模块，用于按照第一公式计算像素点的第三坐标，其中，第一公式为，内部标定参数包括和，为像素点的第一坐标，为图像坐标系的原点在第一坐标的二维坐标系中的坐标；外部标定参数包括和b。

具体地，通过预先获取的内部标定参数（即和）、像素点在像素坐标系（即上述实施例中第一坐标所在的二维坐标系）中的第一坐标、图像坐标系的原点在该像素坐标系中的坐标以及外部标定参数（即和b），利用第一公式计算出各个像素点在世界坐标系中的三维坐标（即第三坐标）。

其中，为焦距与像素点在u方向上的物理宽度尺寸的比值，为焦距与像素点在v方向上的物理宽度尺寸的比值；为线激光束所在激光光面与传感器和采集设备所在直线的夹角；b为采集设备与传感器之间的距离，和b代表了传感器与采集设备安装的空间位置关系。

在上述实施例中，世界坐标系与采集设备坐标系（即以采集设备的中心所在位置为坐标原点的坐标系）可以为同一个三维坐标系，即这两个三维坐标系的坐标原点均为采集设备的中心所在的点且坐标轴重合；图像坐标系是以采集设备的成像芯片的中心为坐标原点的二维坐标系，像素坐标系则是以采集设备的成像芯片的左上角为坐标原点的二维坐标系。

通过本发明上述实施例，在获取压痕深度数据之前，对采集设备（如摄像机）进行标定，以获取摄像机的内部及外部参数，在计算各个像素点的三维坐标时可以消除图像畸变带来的影响，准确地获取了各个像素点的三维坐标。

在本发明上述实施例中，第一确定子模块可以包括：第二计算模块，用于按照公式组计算像素点K对应的采集点P的第二坐标，其中，公式组包括第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式以及第七公式，传感器的坐标A、采集设备的坐标B、轮胎转动的圆心C、像素点K以及对应的采集点P位于第三坐标所在坐标系的XOY平面上，像素点K为采集点P转动第一旋转角度之后获得的光条图像上的像素点，第二公式为，为圆心C在XOY平面上的坐标，为像素点K在XOY平面上的坐标，为传感器的坐标A与圆心C相对于像素点K的角度，第三公式为，为圆心C与采集点P相对于像素点K的角度，第四公式为，为采集设备的坐标B与采集点P相对于像素点K的角度，第五公式为，为像素点K与采集点P之间的距离，为轮胎的直径，第六公式为，为采集设备的坐标B与像素点K之间的距离，为采集设备B与采集点P之间的距离，第七公式为，为像素点K的第三坐标，为采集点P的第二坐标。

具体地，按照公式组中的各个公式将像素点的三维坐标转换为对应采集点的三维坐标，通过采集点的三维坐标中的高度维度值即可确定轮胎上指定压痕的压痕深度数据。

通过本发明上述实施例，实现了将光条图像中的各个像素点的三维坐标转换为轮胎上对应采集点的三维坐标，从而可以根据采集点的三维坐标中的高度维度值得到轮胎上压痕的深度数据。

根据本发明上述实施例，确定模块可以包括：建立模块，用于基于第二坐标建立轮胎的三维模型；读取模块，从三维模型上读取轮胎上不存在压痕处的第四坐标和压痕处的第五坐标，其中，第二坐标包括第四坐标和第五坐标；第二确定子模块，用于确定将第四坐标与第五坐标在高度方向的差值作为压痕处的压痕深度数据。

具体地，根据各个采集点的第二坐标建立轮胎的三维模型，对于指定的压痕，从该三维模型上读取轮胎上该压痕附近不存在压痕处的第四坐标和该压痕处的第五坐标，将这两个坐标中的高度维度值的差值作为上述压痕的压痕深度数据。

通过本发明上述实施例，通过将像素点的二维坐标转换为世界坐标系下的三维坐标，并最终转换为对应轮胎上采集点的三维坐标，建立了轮胎的三维模型，只需点选三维模型上的某一点即可获取该点的三维坐标，通过将某一压痕附近不存在压痕处的一点的三维坐标和该压痕处一点的三维坐标在高度维度上的差值作为对应压痕的压痕深度数据，可以便捷地获得轮胎任一压痕的深度数据，无需手动接触测量轮胎的压痕深度数据，定位准确，操作简便，提高了测量精度。

本实施例中所提供的各个模块与方法实施例对应步骤所提供的使用方法相同、应用场景也可以相同。当然，需要注意的是，上述模块涉及的方案可以不限于上述实施例中的内容和场景，且上述模块可以运行在计算机终端或移动终端，可以通过软件或硬件实现。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

采用本发明实施例，在采集线激光束投射在轮胎上形成的多个光条图像之后，获取各个光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，并将该二维的第一坐标转换为轮胎上对应采集点的三维的第二坐标，然后根据该第二坐标中的高度维度值确定轮胎的压痕深度数据。在本发明上述实施例中，基于线激光束投射在轮胎上的光条图像中光条上像素点的二维坐标，通过光条图像中像素点的二维坐标，确定对应的轮胎采集点的三维坐标，从而可以自动准确地获取轮胎的压痕深度数据，避免了现有技术中手动接触测量轮胎压痕深度的测量精度低的问题，可以方便地得到测量精度更高的压痕深度。通过本发明实施例，解决了现有技术中测量轮胎的压痕深度数据的测量精度低的问题，实现了提高测量轮胎压痕深度数据的测量精度的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种轮胎压痕深度数据的处理方法，其特征在于，包括：

采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；

获取各个所述光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，所述第一坐标为各个所述像素点在所述光条图像上的二维坐标；

对各个所述像素点的第一坐标进行坐标转换得到所述轮胎上的采集点的第二坐标，其中，所述第二坐标为三维坐标，所述像素点与所述轮胎上的采集点一一对应；

根据所述第二坐标中的高度维度值确定所述轮胎的压痕深度数据。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，

采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像包括：采集所述线激光束投射在处于各个第一旋转角度的所述轮胎上的所述光条图像，其中，所述第一旋转角度在预设角度范围内；

对各个所述像素点的第一坐标进行坐标转换得到所述轮胎上的采集点的第二坐标包括：

获取采集所述光条图像的采集设备的内部标定参数和外部标定参数；

基于所述内部标定参数和所述外部标定参数对所述第一坐标进行坐标转换得到所述像素点的三维的第三坐标；

按照所述第一旋转角度、所述轮胎的直径以及所述第三坐标确定所述像素点对应的所述采集点的第二坐标。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，基于所述内部标定参数和所述外部标定参数对所述第一坐标进行坐标转换得到所述像素点的三维的第三坐标包括：

按照第一公式计算所述像素点的第三坐标 ，其中，

所述第一公式为：

所述内部标定参数包括所述和所述，所述为所述像素点的第一坐标，所述为图像坐标系的原点在所述第一坐标的二维坐标系中的坐标；所述外部标定参数包括所述。

4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，按照所述第一旋转角度、所述轮胎的直径以及所述第三坐标确定所述像素点对应的所述采集点的第二坐标包括：

按照公式组计算所述像素点K对应的所述采集点P的第二坐标，其中，所述公式组包括第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式以及第七公式，所述传感器的坐标A、所述采集设备的坐标B、所述轮胎转动的圆心C、所述像素点K以及对应的所述采集点P位于所述第三坐标所在坐标系的XOY平面上，所述像素点K为所述采集点P转动所述第一旋转角度之后获得的所述光条图像上的像素点，

所述第二公式为为所述圆心C在所述XOY平面上的坐标，所述为所述像素点K在所述XOY平面上的坐标，所述为所述传感器的坐标A与所述圆心C相对于所述像素点K的角度，

所述第三公式为为所述圆心C与所述采集点P相对于所述像素点K的角度，

所述第四公式为为所述采集设备的坐标B与所述采集点P相对于所述像素点K的角度，

所述第五公式为所述像素点K与所述采集点P之间的距离，所述为所述轮胎的直径，

所述第六公式为为所述采集设备的坐标B与所述像素点K之间的距离，所述为所述采集设备的坐标B与所述采集点P之间的距离，

所述第七公式为为所述像素点K的第三坐标，所述为所述采集点P的第二坐标。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的处理方法，其特征在于，根据所述第二坐标中的高度维度值确定所述轮胎的压痕深度数据包括：

基于所述第二坐标建立所述轮胎的三维模型；

从所述三维模型上读取所述轮胎上不存在压痕处的第四坐标和压痕处的第五坐标，其中，所述第二坐标包括所述第四坐标和所述第五坐标；

将所述第四坐标与所述第五坐标在高度方向的差值作为所述压痕处的所述压痕深度数据。

6.一种轮胎压痕深度数据的处理***，其特征在于，包括：

采集设备，用于采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；

上位机，与所述采集设备连接，用于获取各个所述光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，所述第一坐标为各个所述像素点在所述光条图像上的二维坐标；并对各个所述像素点的第一坐标进行坐标转换得到所述轮胎上的采集点的第二坐标，其中，所述第二坐标为三维坐标，所述像素点与所述轮胎上的采集点一一对应；以及根据所述第二坐标中的高度维度值确定所述轮胎的压痕深度数据。

7.一种轮胎压痕深度数据的处理装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集线激光束投射在轮胎上的多个光条图像；

获取模块，用于获取各个所述光条图像中光条上的各个像素点的第一坐标，其中，所述第一坐标为各个所述像素点在所述光条图像上的二维坐标；

转换模块，用于对各个所述像素点的第一坐标进行坐标转换得到所述轮胎上的采集点的第二坐标，其中，所述第二坐标为三维坐标，所述像素点与所述轮胎上的采集点一一对应；

确定模块，用于根据所述第二坐标中的高度维度值确定所述轮胎的压痕深度数据。

8.根据权利要求7所述的处理装置，其特征在于，

所述采集模块包括：采集子模块，用于采集所述线激光束投射在处于各个第一旋转角度的所述轮胎上的所述光条图像，其中，所述第一旋转角度在预设角度范围内；

所述转换模块包括：

获取子模块，用于获取采集所述光条图像的采集设备的内部标定参数和外部标定参数；

转换子模块，用于基于所述内部标定参数和所述外部标定参数对所述第一坐标进行坐标转换得到所述像素点的三维的第三坐标；

第一确定子模块，用于按照所述第一旋转角度、所述轮胎的直径以及所述第三坐标确定所述像素点对应的所述采集点的第二坐标。

9.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，所述转换子模块包括：

第一计算模块，用于按照第一公式计算所述像素点的第三坐标，

其中，所述第一公式为，

所述内部标定参数包括所述和所述，所述为所述像素点的第一坐标，所述为图像坐标系的原点在所述第一坐标的二维坐标系中的坐标；所述外部标定参数包括所述。

10.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，所述第一确定子模块包括：

第二计算模块，用于按照公式组计算所述像素点K对应的所述采集点P的第二坐标，其中，所述公式组包括第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式以及第七公式，所述传感器的坐标A、所述采集设备的坐标B、所述轮胎转动的圆心C、所述像素点K以及对应的所述采集点P位于所述第三坐标所在坐标系的XOY平面上，所述像素点K为所述采集点P转动所述第一旋转角度之后获得的所述光条图像上的像素点，

所述第二公式为为所述圆心C在所述XOY平面上的坐标，所述为所述像素点K在所述XOY平面上的坐标，所述为所述传感器的坐标A与所述圆心C相对于所述像素点K的角度，

所述第三公式为为所述圆心C与所述采集点P相对于所述像素点K的角度，

所述第四公式为为所述采集设备的坐标B与所述采集点P相对于所述像素点K的角度，

所述第五公式为为所述像素点K与所述采集点P之间的距离，所述为所述轮胎的直径，

所述第六公式为为所述采集设备的坐标B与所述像素点K之间的距离，所述为所述采集设备的坐标B与所述采集点P之间的距离，

所述第七公式为为所述像素点K的所述第三坐标，所述为所述采集点P的第二坐标。

11.根据权利要求7至10中任意一项所述的处理装置，其特征在于，所述确定模块包括：

建立模块，用于基于所述第二坐标建立所述轮胎的三维模型；

读取模块，从所述三维模型上读取所述轮胎上不存在压痕处的第四坐标和压痕处的第五坐标，其中，所述第二坐标包括所述第四坐标和所述第五坐标；

第二确定子模块，用于确定将所述第四坐标与所述第五坐标在高度方向的差值作为所述压痕处的所述压痕深度数据。