FR2974219A1

FR2974219A1 - Analyse de l'image numerique de la surface externe d'un pneumatique - traitement des points de fausse mesure

Info

Publication number: FR2974219A1
Application number: FR1153345A
Authority: FR
Inventors: Jean Paul Zanella; Claire Moreau; Guillaume Noyel; Yusi Shen
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-19
Also published as: WO2012143198A1; BR112013024106A2; EP2700050A1; JP2014517265A; US20140307941A1; CN103649989A; CN103649989B; US9230318B2

Abstract

Méthode de traitement de l'image numérique tridimensionnelle de la surface d'un pneumatique dans laquelle, on capture l'image tridimensionnelle de ladite surface en affectant à chaque pixel du plan de l'image une information relative à l'élévation de ce point par rapport à la surface à inspecter, caractérisée en ce que, à l'aide d'un opérateur morphologique utilisant un élément structurant, on effectue une première transformation de l'image de la surface à l'aide d'une ouverture puis d'une fermeture, de manière à ajuster le niveau de gris des pixels situés anormalement au dessus ou au dessous de la surface à inspecter.

Description

ANALYSE DE L'IMAGE NUMERIQUE DE LA SURFACE EXTERNE D'UN PNEUMATIQUE-TRAITEMENT DES POINTS DE FAUSSE MESURE [001] L'invention concerne le domaine de la fabrication des pneumatiques et plus particulièrement le domaine de l'inspection automatique de la surface d'un pneumatique en vue d'établir un diagnostic de conformité par rapport à des références préétablies. [002] Une des étapes de ce processus consiste, de manière connue, à acquérir l'image en trois dimensions de la surface du pneumatique. [003] L'acquisition de cette image se fait à l'aide de moyens basés sur le principe de la triangulation optique, mettant par exemple en oeuvre un capteur 2D couplé à une source d'éclairage de type laser. [4] L'image topographique de la surface du pneumatique est en fait une image bidimensionnelle, dite à niveau de gris, dans laquelle, à tout point, i.e. à tout pixel (x, y) de l'image, est associé une valeur f(x, y), appelée niveau de gris, et généralement comprise entre 0 et 255. Cette valeur de niveau de gris peut utilement être codée sur 8, ou 16 bits pour une meilleure dynamique. Le niveau de gris représente l'altitude de ce point par rapport à la surface. Pour un codage sur 8 bits, la valeur 255 (blanc) correspond à l'altitude la plus haute, et la valeur 0 (noir), correspond à l'altitude la plus basse. En règle générale les pixels de l'image sont disposés en ligne et en colonne. [5] On observe toutefois que l'image de la surface issue de ces moyens d'acquisition peut présenter des points de fausse mesure qu'il est nécessaire de repérer et de faire disparaître avant d'entreprendre les traitements numériques ultérieurs. Faute de quoi, les algorithmes d'analyse pourraient considérer à tort ces zones comme des anomalies structurelles du pneumatique à inspecter. [6] Ces points apparaissent en règle générale dans les zones présentant une variation de relief important en raison de l'angle d'incidence de la lumière sur la surface du pneumatique à inspecter. La caméra enregistre à tort les informations provenant de la lumière réfléchie, au lieu de considérer les informations provenant du faisceau incident.

Cette situation se présente en règle générale lorsqu'on considère la surface externe du pneumatique notamment en bordure des pains de la sculpture. [7] Tous ces points, dits de fausse mesure, se distinguent par le fait qu'ils ont des positions très décalées par rapport aux points situés dans leur environnement immédiat. On entend ici par très décalé en positif (en bosse) ou en négatif (en creux), un décalage supérieur à 4 ou 5mm, qui se distingue donc nettement des variations de profil apparaissant de manière commune à la surface d'un pneumatique. [008] L'invention a pour objet de proposer une méthode de traitement simple permettant d'identifier ces points, ainsi qu'une méthode de correction des valeurs numériques décrivant la surface. [9] La méthode de traitement de l'image numérique tridimensionnelle de la surface externe d'un pneumatique selon l'invention prévoit l'utilisation des méthodes de traitement d'image à l'aide des outils de type morphologique. [10] Ces méthodes consistent, de manière connue, à modifier les motifs de l'image avec des outils permettant de l'éroder ou de le dilater. Ce qui revient dans le cas présent à modifier les reliefs de la surface à inspecter. [11] Les opérations morphologiques d'érosion ou de dilatation consistent, pour chaque point d'une l'image, à rechercher la valeur minimale ou la valeur maximale de niveau de gris des points voisins compris à l'intérieur d'un élément structurant, de forme et de surface données, centré sur le point à analyser et définissant un voisinage de ce point. Pour une érosion la valeur en ce point devient alors la valeur minimale, et pour une dilatation la valeur en ce point devient la valeur maximale. La combinaison d'une érosion suivie d'une dilatation est dénommée ouverture, et la combinaison d'une dilatation suivie d'une érosion est dénommée fermeture. [12] L'opérateur de type gradient morphologique permet de délimiter les zones de forte variation de relief, i. e. les contours. En chaque point de l'image, on affecte une valeur de niveau de gris égale à la différence entre la valeur de niveau de gis obtenue après une dilatation et la valeur de niveau de gris obtenue après érosion. [13] Après avoir réalisé l'image tridimensionnelle de la surface dudit pneumatique dans laquelle chaque pixel de l'image contient une information relative à l'élévation du point correspondant de la surface à inspecter, la méthode selon l'invention prévoit d'effectuer une première transformation de l'image de la surface à l'aide d'une ouverture puis d'une fermeture, de manière à recalculer le niveau de gris des pixels situés anormalement au dessus ou au dessous de la surface à inspecter. [14] Le niveau de gris de chaque pixel est représentatif de l'élévation du point correspondant de la surface à inspecter. [15] De préférence, l'opérateur morphologique pour effectuer l'ouverture et la fermeture est un carré. On choisira avantageusement un carré dont la largeur est comprise entre 8 et 15 pixels correspondant à une taille légèrement supérieure à la taille des zones de non mesure. [16] Il est possible d'affiner la détection et l'élimination des points de fausse mesure en observant que, dans le cas de l'image d'un pneumatique, les points de fausse mesure sont situés préférentiellement dans les zones présentant de fortes variations de relief et situées de ce fait au niveau des contours. [017] On effectue alors une deuxième transformation, après avoir réalisé la première transformation de l'image de la surface, dans laquelle : on détermine les éléments de contours du relief de la surface en utilisant un opérateur morphologique de type gradient, suivie d'un seuillage permettant d'extraire les contours du relief, on affecte à chaque pixels du contour, la valeur de niveau de gris égale à la valeur obtenue après la première transformation. [018] De préférence l'opérateur morphologique utilisé pour déterminer les contours du relief est un carré. On choisira avantageusement un carré dont la largeur est comprise entre 8 et 15 pixels. [019] Cette méthode s'applique de manière préférentielle à l'inspection de la surface externe du pneumatique. [020] La description qui suit s'appuie sur les figures 1 à 5 dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue schématique d'un moyen de capture de l'image de la surface d'un pneumatique, - la figure 2 représente une vue de l'image de la surface extérieure d'un pneumatique issue directement des moyens de capture de l'image, - la figure 3 représente l'image partielle de la surface extérieure après traitement à l'aide de la première transformation, - la figure 4 représente l'image les contours des reliefs de la surface 30 extérieure du pneumatique, - l'image 5 représente une vue de la surface extérieure après traitement à l'aide de la première et de la seconde transformation. 3 [021] L'acquisition de l'image de la surface d'un pneumatique est illustrée à la figure 1. Cette acquisition s'opère, à titre d'exemple, à l'aide d'une lumière de fente émise par un laser 1 et d'une caméra 3 apte à capter l'image 2D de la surface éclairée. La caméra est positionnée de sorte que sa direction de visée fasse un angle donné a avec le faisceau émis par la source laser. Par triangulation, il est alors possible de déterminer les coordonnées de l'élément de relief 2 par rapport à la surface support 4. En règle générale, la lumière de fente est dirigée selon une direction axiale ou radiale perpendiculairement à la direction circonférentielle correspondant au sens de la rotation imposée au pneumatique pour saisir une image complète de sa surface. [022] La figure 2 représente l'image issue de cette saisie. On observe la présence de points de fausse mesure, notés PFM, dont la présence est particulièrement marquée sur les bords des reliefs de la sculpture. [023] A chaque point (x,y) du plan support on affecte une valeur de niveau de gris proportionnelle à l'élévation de ce point par rapport à la surface de référence. [024] Cette image est alors traitée à l'aide des opérateurs morphologiques de type ouverture puis fermeture dans le but de filtrer les valeurs de niveau de gris anormalement élevées ou basse par rapport aux valeurs de niveau de gris affectées aux points voisins. [25] Ce premier traitement utilise un opérateur morphologique de forme carrée. La taille de cet opérateur est ajustée à la taille des défauts que l'on cherche à filtrer. En l'espèce, de bons résultats sont obtenus avec un opérateur dont la surface du carré est de l'ordre d'une centaine de pixel et dont le coté est large d'une dizaine de pixels. [26] Le carré est orienté selon les axes x et y correspondant respectivement, dans le cas illustré par la figure 2, à la direction axiale et à la direction circonférentielle du pneumatique. [027] La figure 3 est une vue partielle de l'image de la surface du pneumatique après la réalisation du premier traitement. [28] Il est possible que ce premier traitement ne parvienne pas à éliminer toutes les valeurs anormales considérées comme des points de fausse mesure. [29] Aussi, on va considérer que ce résidu de valeurs anormales est concentré de manière préférentielle ou niveau des zones correspondant à une forte variation du relief. [30] Ces zones sont facilement identifiables, en raison de la forte variation du gradient de niveau de gris, à l'aide d'un opérateur morphologique de type gradient, qui consiste à soustraire les valeurs de niveau de gris obtenues après une érosion de l'image issue de la première transformation des valeurs de niveau de gris obtenues après une dilatation de ladite image. [031] Pour cette opération on utilise à nouveau un opérateur morphologique de forme carrée dont la taille est ajustée de manière à faire apparaître la zone où se produit la forte variation de gradient, et dont la largeur dépend de la pente des motifs en relief figurant à la surface du pneumatique. En règle générale cette pente est relativement importante, en particulier au niveau des pains de sculpture ou des motifs de marquage figurant sur les flancs. Ici encore un carré d'une centaine de pixel donne de bons résultats. [32] La figure 4 illustre le résultat de cette opération qui permet de détacher du fond de l'image les seules valeurs des contours des reliefs de la surface. [33] Le deuxième traitement a pour objet de réduire les valeurs de fausse mesure dans la bande étroite représentant les contours des reliefs. Pour ce faire, on affecte à chaque pixel de cette zone, la valeur de niveau de gris égale à la valeur obtenue après la première transformation. [34] La figure 5 permet d'illustrer le résultat obtenu après la mise en oeuvre du premier et du deuxième traitement. On observe que les points de fausse mesure ont totalement disparus et ne sont plus susceptibles de perturber les traitements numériques de l'image en vue de réaliser l'inspection de la conformité de la surface du pneumatique. [35] Comme cela a été indiqué précédemment, cette méthode s'applique particulièrement bien aux zones faisant apparaître de fortes variations de reliefs et donc aux parties externes de la surface du pneumatique. Toutefois, de manière non limitative, il n'est pas exclu d'utiliser cette même méthode pour affiner les images de la partie interne du pneumatique lorsque ces dernières comportent des éléments de relief tels que des stries.

Claims

REVENDICATIONS1) Méthode de traitement de l'image numérique tridimensionnelle de la surface d'un pneumatique dans laquelle, on capture l'image tridimensionnelle de ladite surface en affectant à chaque pixel du plan de l'image une information relative à l'élévation de ce point par rapport à la surface à inspecter, caractérisée en ce que, à l'aide d'un opérateur morphologique utilisant un élément structurant, on effectue une première transformation de l'image de la surface à l'aide d'une ouverture puis d'une fermeture, de manière à ajuster le niveau de gris des pixels situés anormalement au dessus ou au dessous de la surface à inspecter.
2) Méthode de traitement selon la revendication 1, dans laquelle le niveau de gris de chaque pixel est représentatif de l'élévation du point correspondant de la surface à inspecter.
3) Méthode de traitement selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle l'opérateur morphologique est un carré.
4) Méthode de traitement selon la revendication 3, dans laquelle la largeur du carré de l'opérateur morphologique est comprise entre 8 et 15 pixels.
5) Méthode de traitement selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle, après avoir effectué la première transformation, on effectue une deuxième transformation de l'image de la surface qui prévoit les étapes au cours desquelles : on détermine les éléments de contours du relief de la surface en utilisant un opérateur morphologique de type gradient, suivie d'un seuillage permettant d'extraire les contours du relief, on affecte à chaque pixels du contour, la valeur de niveau de gris égale à la valeur obtenue après la première transformation.
6) Méthode de traitement selon la revendication 5, dans laquelle l'opérateur morphologique utilisé pour déterminer les contours du relief est un carré.
7) Méthode de traitement selon la revendication 6, dans laquelle la largeur du carré de l'opérateur morphologique est comprise entre 8 et 15 pixels.
8) Méthode de traitement selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle l'image capturée est celle de la surface externe du pneumatique. 6