JP4322652B2 - タイヤ接地画像解析方法、タイヤ接地画像解析装置およびタイヤ接地画像解析プログラム - Google Patents

Description

本発明は、この発明は、タイヤ接地画像解析方法、タイヤ接地画像解析装置およびタイヤ接地画像解析プログラムに関し、さらに詳しくは、回転しているタイヤの接地面内におけるブロックの位置変化などを可視化、定量化するタイヤ接地画像解析方法、タイヤ接地画像解析装置およびタイヤ接地画像解析プログラムに関するものである。

空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と称する）は、乗用車などの車両などが路面上を移動するために、この路面と接触し、この車両などに搭載されたエンジンなどの動力源からの動力を対象面に伝達する唯一のものである。従って、タイヤの性能が車両の運動性能に多大な影響を与える。タイヤの性能には、例えば騒音性能、摩擦性能、コーナリング性能、耐ハイドロプレーニング性能など評価項目があり、これらの評価項目は、タイヤ接地特性によって変化するものである。このタイヤ接地特性には、接地面積、負荷荷重と接地面積に基づく平均圧力、タイヤ周方向（接地長方向）の最大接地長、タイヤ幅方向（接地幅方向）の最大接地幅などがある。これらのタイヤ接地特性を精度良く求めるためには、タイヤが路面と接触した際のタイヤ接地形状を精度良く求めることが重要である。

従来では、特許文献１に示すように、回転していないタイヤの接地画像を測定し、この接地画像の画像解析を行ない、タイヤ接地形状を求める技術が提案されている。この特許文献１に示すタイヤ接地画像解析装置は、測定された接地画像から接地画像データを生成し、この生成された接地画像データを１つの埋め尽くされたブロックになるまで膨張する手順と収縮する手順を組み合わせながら繰り返すことでタイヤ接地形状を求めるものである。ここで、車両に装着されたタイヤは、実際には、回転しながら路面に接触するものである。従って、この特許文献１に示すタイヤ接地画像解析装置のように、タイヤが回転していない状態、つまり静的タイヤ接地形状からタイヤ接地特性を求めるよりも、タイヤが回転している状態、つまり動的タイヤ接地形状からタイヤ接地特性を求めることが、実際の回転しながら路面と接触するタイヤのタイヤ接地特性を精度良く求めることができる。そこで、従来においては、特許文献２に示すような、動的タイヤ接地形状を求める技術が提案されている。
特許第３２９３６７０号公報 特開平８−２３３５５８号公報

しかしながら、上記特許文献２に示すタイヤ接地画像解析装置では、回転しているタイヤのタイヤ周方向における任意の位置での接地画像を測定し、この接地画像から接地画像データを生成し、この生成された接地画像データから動的なタイヤ接地形状を求めるものである。つまり、回転しているタイヤの路面に対する瞬間的な動的タイヤ接地形状を求めるものである。ここで、回転しているタイヤの接地面内では、ブロックがこの接地面内をタイヤ回転方向にその位置を変化させながらその形状が変化するものである。このため、実際の回転しながら路面と接触するタイヤのタイヤ接地特性を精度良く求めるためには、回転しているタイヤの接地面内におけるブロックの位置変化および形状変化などのブロックの変化履歴が重要な要素となる。しかし、上記特許文献２に示すタイヤ接地画像解析装置では、回転しているタイヤの瞬間的な動的タイヤ接地形状を求めることしかできない。

なお、上記特許文献２に示すタイヤ接地画像解析装置で求められた瞬間的な動的タイヤ接地形状からタイヤの接地面内におけるブロックの変化履歴を確認するためには、まず、回転しているタイヤの接地画像を連続的に測定し、測定された複数の接地画像から接地画像データを生成し、生成された複数の接地画像データから瞬間的な動的タイヤ接地形状を求める。そして、この求められた複数の瞬間的な動的タイヤ接地形状において対象となるブロックを目視し、比較することで、ブロックの変化履歴を確認することが必要であった。つまり、ブロックの変化履歴を可視化、定量化することができなかった。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができるタイヤ接地画像解析方法、タイヤ接地画像解析装置およびタイヤ接地画像解析プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明は、タイヤ接地画像解析方法であって、トレッド面にブロックが形成されたタイヤの回転時の接地画像を所定サンプリング間隔で連続的に測定する手順と、測定した各接地画像から測定時間ごとの接地画像データを生成する手順と、生成した各接地画像データにおけるブロックを認識する手順と、測定開始時の接地画像データにおけるブロックのうち基準ブロックを選択する手順と、測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけるブロックの重なり合いにより、各接地画像データにおけるブロックうち選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する手順と、各接地画像データにおける特定されたブロックから測定時間ごとのブロック変化画像データを作成する手順とを含むことを特徴とする。

この発明によれば、タイヤの接地面内のブロックのうち基準ブロックを選択し、各測定時間におけるタイヤの接地面内でのこの基準ブロックに対応するブロックを測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけるブロックの重なり合いにより特定し、この特定されたブロックから測定時間ごとのブロック変化画像データを作成する。従って、作成されたブロック変化画像データは、タイヤの回転時のこのタイヤの接地面内において位置および形状などが変化した各測定時間における基準ブロックの画像データとなる。これにより、ブロック変化画像データを作成することで、ブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができる。

また、この発明では、上記タイヤ接地画像解析方法において、測定時間ごとのブロック変化画像データを重ね合わせた重なり合い変化履歴画像データを作成する手順をさらに含むことを特徴とする。

また、この発明では、上記タイヤ接地画像解析方法において、重なり合い変化履歴画像データの重なり合う基準ブロックに対応するブロック群の輪郭線を生成して合成変化履歴画像データを作成する手順をさらに含むことを特徴とする。

これらの発明によれば、測定時間ごとの複数のブロック変化画像データを１つの重なり合い変化履歴画像データあるいは合成変化履歴画像データとするので、１つの画像データによりタイヤの回転時のこのタイヤの接地面内における基準ブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を容易に可視化、定量化することができる。また、測定時間が長くなると各ブロック変化画像データを合わせたデータ量が増加するが、測定時間ごとの複数のブロック変化画像データを１つの重なり合い変化履歴画像データあるいは合成変化履歴画像データとすることで、データ量の低減を図ることができる。

また、この発明では、上記タイヤ接地画像解析方法において、所定サンプリング間隔は、タイヤのトレッド面のブロックのうちタイヤ回転方向における最小ブロック長さをＬ[mm]、タイヤの測定速度Ｖ[km/h]としたときに、下記の式（１）により求められるサンプリング間隔Ｄであることを特徴とする。
Ｄ＜０．９×（Ｌ／１０００）／（Ｖ／３．６） …（１）

この発明によれば、タイヤのトレッド面のすべてのブロックは、測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけて重なり合うこととなる。従って、タイヤのトレッド面のブロックいずれのブロックを基準ブロックとして選択しても、各測定時間におけるタイヤの接地面内でのこの基準ブロックに対応するブロックを測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけるブロックの重なり合いにより特定し、この特定されたブロックから測定時間後とのブロック変化画像データを作成することができる。

また、この発明では、上記タイヤ接地画像解析方法において、タイヤのトレッド面のタイヤ回転方向に形状の異なる複数のブロックが形成されている際には、基準ブロックの選択を形状の異なるブロックごとに行うことを特徴とする。

この発明によれば、タイヤのトレッド面のタイヤ回転方向に形成された形状の異なるブロックごとに、測定時間ごとのブロック変化画像データを作成することができる。従って、作成された形状の異なる各ブロックのブロック変化画像データから形状の異なるブロックどうしのブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を比較することができる。

また、この発明では、上記タイヤ接地画像解析方法において、形状の異なるブロックごとに作成された合成変化履歴画像データを平均化した平均合成変化履歴画像データを作成する手順をさらに含むことを特徴とする。

この発明によれば、タイヤのトレッド面のタイヤ回転方向に形状の異なる複数のブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴からこの形状の異なる複数のブロックの平均化した位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができる。

また、この発明では、タイヤ接地画像解析装置において、上記タイヤ接地画像解析方法における各手順を処理する処理手段と、処理手段に所定サンプリング間隔を決定するために必要なデータ、その他のデータを与える入力手段と、処理手段によるブロック変化画像データ、その他の画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、タイヤ接地画像解析装置は、上記タイヤ接地画像解析方法を実行させるための処理手段を備えている。従って、タイヤの接地面内のブロックのうち基準ブロックを選択し、各測定時間におけるタイヤの接地面内でのこの基準ブロックに対応するブロックを測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけるブロックの重なり合いにより特定し、この特定されたブロックから測定時間後とのブロック変化画像データを作成することができる。これにより、作成されたブロック変化画像データは、タイヤが回転することでこのタイヤの接地面内において位置および形状などが変化した各測定時間における基準ブロックの画像データとなるので、ブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができる。

また、この発明では、上記タイヤ接地画像解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。この発明によれば、プログラムをコンピュータに読み取らせて実行することによって、上記タイヤ接地画像解析方法をコンピュータを利用して実現することができ、これらの各方法と同様の効果を得ることができる。

この発明に係るタイヤ接地画像解析方法、タイヤ接地画像解析装置、タイヤ接地画像解析プログラムによれば、ブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができるので、精度良くタイヤ接地特性を求めることができ、このタイヤ接地特性によりタイヤ性能を評価の信頼性を向上することができるという効果を奏する。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、この発明にかかるタイヤ接地画像解析方法を実行するタイヤ接地画像解析装置の構成例を示す図である。このタイヤ接地画像解析装置１は、撮像装置２と、画像処理装置３とにより構成されている。撮像装置２は、シート状媒体２ａと、支持基板２ｂと、カメラ２ｃとにより構成されており、タイヤＴのトレッド面Ｔ１の接地画像を測定し、測定した接地画像から接地画像データに生成するものである。

シート状媒体２ａは、支持基板２ｂ上に載置され、図示しない駆動装置によりタイヤ１が図１のＡの方向、つまりタイヤ回転方向に移動するものであり、一定の厚さ、一定の長さを有する厚紙、紙、その他の適切なシート状のものである。つまり、タイヤ１がタイヤ回転方向Ａに回転するとともに、シート状媒体２ａもタイヤ回転方向Ａに移動することとなる。支持基板２ｂは、タイヤ１を所定の負荷荷重で支持し、且つ透明性を有する強化ガラスなどで形成されている。カメラ２ｃは、例えばＣＣＤカメラなどであり、支持基板２ｂの裏面から図示しない照明灯の光を当てることで、シート状媒体２ａを介してタイヤ１の支持基板２ｂに対する接地画像を撮像するものである。また、このカメラ２ｃの撮像タイミング、つまりサンプリング間隔は、画像処理装置３の後述する処理部３ｂにより算出され、この算出したサンプリング間隔ごとに処理部３ｂから出力される撮像信号により、カメラ２ｃはタイヤＴのトレッド面Ｔａの接地画像を撮像する。なお、カメラ２ｃは、上記シート状媒体２ａおよび支持基板２ｂを用いずに、予めタイヤ１のトレッド面１ａに墨や朱肉などの転写材を塗布し、紙などの被転写材に転写して得られたタイヤ１の接地画像を撮像しても良い。

ここで、カメラ２ｃは、撮像したタイヤＴのトレッド面Ｔａの接地画像をアナログ状態からデジタル状態、すなわち接地画像データにＡ／Ｄ変換する。ここで、変換された接地画像データは、ピクセル画像などの画素データであり、カメラ２ｃによりカラーで撮像された場合は、接地画像データはカラーの画像データとなる。接地画像データがカラーの画像データである場合は、各画素がそれぞれＲＧＢ値を有することとなる。なお、上記接地画像データは、カラーの画像データに限られず、各画素を二値化した画像データあるいはグレースケール化した画像データのいずれであっても良い。

画像処理装置３は、処理手段である記憶部３ａと処理部３ｂとで構成されている。この画像処理装置３には、入出力装置４が接続されており、ここに備えられた入力手段４ａは、後述するタイヤの測定速度や上記撮像したタイヤＴの種類やこのタイヤＴの接地条件などのその他のデータを記憶部３ａや処理部３ｂに与えるものでもある。ここで、撮像装置２と画像処理装置３は、直接的あるいは間接的に接続されていれば良い。つまり、撮像装置２と画像処理装置３とを接続する図示しないデータ送受信ケーブルを介して、撮像装置２が生成した接地画像データを直接的に、画像処理装置３の記憶部３ａや処理部３ｂに入力しても良い。また、他の場所で撮像され生成されたタイヤＴの接地画像データを撮像装置２から図示しない記録媒体に格納し、この記録媒体に格納されている接地画像データを間接的に画像処理装置３の記憶部３ａや処理部３ｂに間接的に入力しても良い。ここで、入力手段４ａには、キーボード、マウス、マイク等の入力デバイスが使用することができる。

記憶部３ａには、本発明にかかるタイヤ接地画像解析方法を実現する本発明のタイヤ接地画像解析方法が組み込まれたタイヤ接地画像解析プログラムが格納されている。ここで、記憶部３ａは、ハードディスク装置等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ等のストレージ手段、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、上記タイヤ接地画像解析プログラムは、必ずしも単一的に構成されるものに限られず、コンピュータシステムにすでに記憶されているプログラム、例えばＯＳ（Operating System）に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものであっても良い。また、図１に示す処理部３ｂの機能を実現するためのタイヤ接地画像解析プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶して、この記録媒体に記録されたタイヤ接地画像解析プログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明にかかるタイヤ接地画像解析方法を実行しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。

処理部３ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリとＣＰＵ（Central Processing Unit）とにより構成されている。タイヤ接地画像解析の際には、上記のように画像処理装置３に入力された接地画像データに基づいて、この処理部３ｂが上記タイヤ接地画像解析プログラムを処理部３ｂの図示しないメモリに読み込んで演算を行う。なお、処理部３ｂは、適宜演算途中の数値を記憶部３ａに格納し、格納した数値を適宜記憶部３ａから取り出して演算を行う。また、この処理部３ｂは、上記タイヤ接地画像解析プログラムの替わりに専用のハードウェアにより実現されるものであっても良い。

処理部３ｂが演算することで作成されたブロック変化画像データなどは、入出力装置４の表示手段４ｂにより表示される。ここで、表示手段４ｂには、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等を使用することができる。また、この作成されたブロック変化履歴画像データなどは、図示しないプリンタに出力することができる。また、記憶部３ａは、処理部３ｂ内に設けられていても良いし、他の装置（例えば、データベースサーバ）内に設けられていても良い。また、入出力装置４を備えた図示しない端末装置から、画像処理装置３に有線、無線のいずれかの方法でアクセスすることができる構成であっても良い。

次に、タイヤ接地画像解析方法について説明する。ここでは、ブロックの変化履歴を求める場合について説明する。ここで、ブロックとは、タイヤＴの接地面内において、溝により区画された陸部でかつ閉ざされている領域をいう。従って、サイプ（細溝）などにより区画された部分もブロックに含まれる。

図２は、この発明にかかるタイヤ接地画像解析方法のフローチャートを示す図である。図３は、タイヤの回転時の接地画像を連続的に測定する方法のフローチャートを示す図である。図４−１〜１２は、生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。
図５−１、２は、基準ブロックを選択する方法の説明図である。図６は、選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する方法のフローチャートを示す図である。図７−１〜３は、選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する方法の説明図である。図８−１〜１２は、作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。図９−１は、作成された重なり合い変化履歴画像データを示す図である。図９−２は、作成された合成変化履歴画像データを示す図である。

まず、図２に示すように、この発明にかかるタイヤ接地画像解析方法は、まずタイヤの回転時の接地画像を所定サンプリング間隔で連続的に測定する（ステップＳＴ１）。具体的には、図３に示すように、まず、入出力装置４の入力手段４ａからタイヤＴのトレッド面Ｔ１に形成されているブロックのうちタイヤ回転方向における最小ブロック長さＬ[mm]および図示しない駆動装置により回転させるタイヤＴの測定速度Ｖ[km/h]を画像処理装置３に入力する（ステップＳＴ１０１）。次に、処理部３ｂは、サンプリング間隔Ｄ［sec］が入力された最小ブロック長さＬ[mm]および測定速度Ｖ[km/h]に基づく下記の式（２）となるように算出する（ステップＳＴ１０２）。ここで、最小ブロック長さＬ[mm]とは、タイヤＴのトレッド面Ｔ１において、溝により区画された陸部のうちタイヤ回転方向においてその長さが最小であるブロックのタイヤ回転方向における長さである。
Ｄ＜０．９×（Ｌ／１０００）／（Ｖ／３．６） …（２）

処理部３ｂが上記のようにサンプリング間隔Ｄ［sec］を決定することで、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のすべてのブロックは、後述する測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおいて重なり合うこととなる。なお、サンプリング間隔Ｄ［sec］は、下記の式（３）となるように算出することが好ましい。これは、上記式（２）において、サンプリング間隔Ｄ［sec］を最大とすると、サンプリング間隔Ｄ［sec］ごとに、タイヤＴのトレッド面Ｔ１は、タイヤ回転方向Ａに最小ブロック長さＬ[mm]の９０％程度進むので、隣り合う測定時間におけるタイヤＴの接地面の重なり合いは１０％程度となる。しかし、タイヤＴのトレッド面Ｔ１に形成されているブロックの形状が複雑な場合は、このブロックが隣り合う測定時間におけるタイヤＴの接地面内で重なり合わない虞がある。そのため、サンプリング間隔Ｄ［sec］が短い下記式（３）を用いて、サンプリング間隔Ｄ［sec］を最大とすると、タイヤＴのトレッド面Ｔ１がタイヤ回転方向Ａに、最小ブロック長さＬ[mm]の５０％進むので、隣り合う測定時間におけるタイヤＴの接地面の重なり合いは５０％程度となる。これにより、タイヤＴのトレッド面Ｔ１に形成されているブロックの形状が複雑であっても、このブロックを隣り合う測定時間におけるタイヤＴの接地面内で確実に重なりあわせることができる。
Ｄ＜０．５×（Ｌ／１０００）／（Ｖ／３．６） …（３）

次に、図示しない駆動装置によりタイヤＴをタイヤ回転方向Ａに回転させるとともに、処理部３ｂは上記サンプリング間隔Ｄごとに撮像信号を撮像装置２に出力する（ステップＳＴ１０３）。次に、撮像装置２のカメラ２ｃは、上記撮像信号により、回転しているタイヤＴの接地画像を連続的に撮像、つまりサンプリング間隔Ｄに基づく測定時間ごとに連続的に測定する（ステップＳＴ１０４）。

次に、図２に示すように、各接地画像から測定時間ごとの接地画像データを生成する（ステップＳＴ２）。これは、タイヤＴの接地画像を測定したカメラ２ｃがアナログ状態である接地画像をデジタル状態である接地画像データに変換し、接地画像データ１０₁〜_nを生成する。例えば、処理部３ｂが上記サンプリング間隔に基づいて撮像装置２に撮像装置２のカメラ２ｃに１２回撮像信号を出力すると、図４−１〜１２に示すように、１２個の接地画像データ１０₁〜₁₂が生成される。同図に示すように、タイヤＴの接地面内のブロックは、測定時間ごとにその形状を変化させながらこの接地面内における位置が変化するものである。なお、生成された各接地画像データ１０₁〜_nは、撮像装置２から画像処理装置３に出力され、入力された各接地画像データ１０₁〜_nは、記憶部に一旦格納される。

次に、図２に示すように、生成した各接地画像データにおけるブロックを認識する（ステップＳＴ３）。具体的には、まず処理部３ｂは、記憶部に格納された各接地画像データ１０₁〜_nを読み出し、必要に応じてこの各接地画像データ１０₁〜_nのふち部分のノイズ除去や、穴埋めなどを行う。そして、この各接地画像データ１０₁〜_nにおいて閉じた領域を認識し、この閉じた領域にラベルを付加するラベリング処理を行うことで、図５−１および図７−１に示すように、読み出した各接地画像データ１０₁〜_nにおけるブロックを認識する。なお、生成された各接地画像データ１０₁〜_nがカラーあるいはグレースケールの画像データの場合は、少なくとも生成された各接地画像データ１０₁〜_nにおけるブロックを認識する前に、各画素を二値化した画像データに変換しておくことが好ましい。これは、カラーあるいはグレースケールの画像データである各接地画像データ１０₁〜_nにおけるブロックを認識する際には、閾値を決定しなければならず、この閾値の決定によっては、認識されたブロックの形状が実際のタイヤＴの接地面内のブロックの形状と異なる虞があるからである。

次に、図２に示すように、測定開始時の接地画像データにおいて認識されたブロックのうち基準ブロックを選択する（ステップＳＴ４）。具体的には、まず処理部３ｂは、図５−１に示すブロックの認識がされた測定開始時の接地画像データ１０₁をタイヤ回転方向に向かって、その上端から下端までタイヤ幅方向に走査する。そして、この走査により、同図に示す認識されたブロック２０₁のうち、図５−２に示すように、タイヤＴの接地前端付近における閉じた領域であるブロックをタイヤ幅方向に基準ブロック２１として選択する。つまり、選択された基準ブロック２１は、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形成された溝（周方向溝）により区画されるブロック群のうち、上記走査により、最初に認識されるブロック２１ａ〜ｅとなる。選択された基準ブロック２１の画像データを作成されたブロック変化画像データ３０₁として、記憶部３ａに一旦格納する。なお、測定開始時の接地画像データ１０₁において認識されたブロック２０₁のうち任意のブロックの１つを基準ブロック２１として選択する場合は、まず、処理部３ｂは、予め測定開始時の接地画像データ１０₁においてタイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形成された溝（周方向溝）により区画されるブロック群を認識する。そして、基準ブロック２１に選択するブロックが含まれるブロック群のみを走査し、この走査により、最初に認識されるブロックを基準ブロックとして選択する。

次に、図２に示すように、測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけるブロックの重なり合いにより、各設置画像データにおけるブロックのうち選択された基準ブロックに対応するブロックを特定し、測定時間ごとのブロック変化画像データを作成する（ステップＳＴ５）。具体的には、図６に示すように、まず、処理部３ｂは、記憶部に格納されている基準ブロック２１の画像データであるブロック変化画像データ３０₁を読み出し、図７−１に示す基準ブロックを選択した測定開始時の接地画像データ１０₁と測定時間が隣り合うブロック２０₂が認識された接地画像データ１０₂を読み出す（ステップＳＴ５０１）。次に、処理部３ｂは、図７−２に示すように、読み出された基準ブロック２１の画像データであるブロック変化画像データ３０₁とブロック２０₂が認識された接地画像データ１０₂とを重ね合わせる（ステップＳＴ５０２）。次に、処理部３ｂは、重ね合わせた基準ブロック２１と接地画像データ１０₂において認識されたすべてのブロック２０₂との論理積を算出する（ステップＳＴ５０３）。次に、処理部３ｂは、算出された論理積が０とならない基準ブロック２１と重なり合うブロック２２を基準ブロック２１に対応するブロック２２として特定する（ステップＳＴ５０４）。次に、処理部３ｂは、特定されたブロック２２からブロック変化画像データ３０₂を作成する（ステップＳＴ５０５）。つまり、特定されたブロック２２の画像データを作成されたブロック変化画像データ３０₂として、記憶部３ａに一旦格納する。図７−２および図７−３に示すように、基準ブロック２１が複数のブロック２１ａ〜ｅである場合は、この基準ブロック２１であるブロック２１ａ〜ｅとそれぞれ論理積が０とならないブロック２２ａ〜ｅを特定されたブロック２２とする。

次に、処理部３ｂは、すべての接地画像データ１０₁〜_nに対応したブロック変化画像データ３０₁〜_nを作成したか否かを判断する（ステップＳＴ５０６）。つまり、すべての接地画像データ１０₁〜_nで各接地画像データ１０₁〜_nにおいて認識されたブロックから基準ブロック２１に対応するブロックを特定したか否かを判断する。すべての接地画像データ１０₁〜_nに対応したブロック変化画像データ３０₁〜_nが作成されていない場合は、上記ステップＳＴ５０１〜５０５を繰り返す。具体的には、処理部３ｂは、上記記憶部３ａに格納された基準ブロック２１に対応するブロック２２の画像データであるブロック変化画像データ３０₂と、このブロック２２が特定された接地画像データ１０₂と測定時間が隣り合う接地画像データ１０₃において認識されたブロックを読み出す（ステップＳＴ５０１）。次に、処理部３ｂは、読み出されたブロック２２の画像データであるブロック変化画像データ３０₂と接地画像データ１０₃において認識されたブロックを重ね合わせる（ステップＳＴ５０２）。次に、処理部３ｂは、特定されたブロック２２と接地画像データ１０₃において認識されたすべてのブロックとの論理積を算出する（ステップＳＴ５０３）。次に、処理部３ｂは、算出された論理積が０とならない基準ブロック２１に対応するブロック２２と重なり合うブロックを基準ブロック２１に対応するブロックとして特定する（ステップＳＴ５０４）。次に、処理部３ｂは、特定されたブロック２２からブロック変化画像データ３０₂を作成する（ステップＳＴ５０５）。つまり、特定されたブロック２２の画像データを作成されたブロック変化画像データ３０₂として、記憶部３ａに一旦格納する。これにより、各接地画像データ１０₁〜_nにおける特定されたブロック（基準ブロックも含まれる）から測定時間ごとのブロック変化画像３０₁〜_nを作成することができる。例えば、図８−１〜１２に示すように、１２個のブロック変化画像データ３０₁〜₁₂が生成されている。

以上のように、作成されたブロック変化画像データ３０₁〜_nは、タイヤＴの回転時のこのタイヤＴの接地面内において位置および形状などが変化した各測定時間における基準ブロック２１の画像データとなる。従って、ブロック変化画像データ３０₁〜_nを作成することにより、ブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができる。なお、上記ステップＳＴ５０３，５０４において、基準ブロック２１あるいは基準ブロック２１に対応するブロックと重なり合うブロック特定する際に、論理積を用いたが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、処理部３ｂは、まず、基準ブロック２１あるいは基準ブロック２１に対応するブロックおよび測定時間が隣り合う接地画像データ１０_nにおいて認識されたブロックの重心点を算出する。そして、基準ブロック２１あるいは基準ブロック２１に対応するブロックの重心点の最も近くに重心点を有する測定時間が隣り合う接地画像データ１０_nにおいて認識されたブロックを基準ブロック２１に対応するブロックするようにしても良い。また、処理部３ｂは、まず、基準ブロック２１あるいは基準ブロック２１に対応するブロックおよび測定時間が隣り合う接地画像データ１０_nおいて認識されたブロックの輪郭線を算出する。そして、基準ブロック２１あるいは基準ブロック２１に対応するブロックの輪郭線と重なり合う輪郭線を有する測定時間が隣り合う接地画像データ１０_nにおいて認識されたブロックを基準ブロック２１に対応するブロックとするようにしても良い。

次に、図２に示すように、測定時間ごとのブロック変化画像データ３０₁〜_nを重ね合わせた重なり合い変化履歴画像データを作成する（ステップＳＴ６）。具体的には、まず処理部３ｂは、記憶部３ａに記憶されている測定時間ごとのブロック変化画像データ３０₁〜_nを読み出し、この読み出した測定時間ごとのブロック変化画像データ３０₁〜_nを重ね合わせ、図９−１に示すような１つの重なり合い変化履歴画像データ４０を作成する。なお、作成された重なり合い変化履歴画像データ４０は、記憶部３ａに格納される。

次に、図２に示すように、重なり合い変化履歴画像データ４０の重なり合う基準ブロックに対応するブロック群の輪郭線を生成して合成変化履歴画面データ５０を作成する（ステップＳＴ７）。具体的には、まず処理部３ｂは、記憶部３ａに記憶されている重なり合い変化履歴画像データ４０を読み出し、この読み出した重なり合い変化履歴画像データ４０において重なり合っている基準ブロック２１に対応するブロック群４１の輪郭線を生成することで、図９−２に示すような１つの合成変化履歴画像データ５０を作成する。なお、作成された合成変化履歴画像データ５０は、記憶部３ａに格納される。この輪郭線の生成は、基準ブロック２１に対応するブロックの輪郭線どうしを平均化する、あるいは基準ブロックに対応するブロックの輪郭線のうちタイヤ回転方向およびタイヤ幅方向における最大値あるいは最小値を求めることで生成する。

以上のように、測定時間ごとの複数のブロック変化画像データ３０₁〜_nから１つの画像データである重なり合い変化履歴画像データ４０あるいは合成変化履歴画像データ５０を作成するので、１つの画像データによりタイヤＴの回転時のこのタイヤＴの接地面内における基準ブロック２１の位置変化および形状変化などの変化履歴を容易に可視化、定量化することができる。また、測定時間が長くなると各ブロック変化画像データ３０₁〜_nを合わせたデータ量が増加するが、測定時間ごとの複数のブロック変化画像データ３０₁〜_nを１つの重なり合い変化履歴画像データ４０あるいは合成変化履歴画像データ５０とすることで、データ量の低減を図ることができる。

なお、上記発明を実施するための最良の形態では、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に連続するブロックのうち１つを基準ブロック２１として選択した場合について説明したが、タイヤＴの騒音性能の向上を目的として、このタイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形状の異なる複数のブロックが形成されている場合がある。この場合は、図２に示すステップＳＴ４における基準ブロック２１の選択を、形状の異なるブロックのすべてについて行う。これにより、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形成された形状の異なるブロックごとに、測定時間ごとのブロック変化画像データを作成することができる。従って、作成された形状の異なる各ブロックのブロック変化画像データから形状の異なるブロックどうしのブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴を比較することができる。

ここで、形状の異なるブロックごとに基準ブロックを選択する方法としては、まず、図２に示す各ステップを実行することにより、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形状の異なるブロックうち、任意のブロックを基準ブロック２１として選択し、測定時間ごとのブロック変化画像データ３０₁〜_nを作成する。次に、基準ブロック２１としたい任意のブロックとその形状が異なるブロックが、測定開始時の接地画像データ1０´₁〜_nに存在するように、撮像装置２に対するタイヤＴの回転開始位置を変更し、同図に示すステップを実行して、各接地画像データ1０´₁〜_nに対応した測定時間ごとのブロック変化画像データ３０´₁〜_nを作成しても良い。

または、まず、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形状の異なるブロックのうち、基準ブロック２１として選択された任意のブロックがすでに存在しない測定時間までの接地画像データ1０_nを予め生成する。次に、図２に示す各ステップ実行することにより、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形状の異なるブロックのうち、任意のブロックを基準ブロック２１として選択し、測定時間ごとのブロック変化画像データ３０₁〜_nを作成する。次に、基準ブロック２１としたい任意のブロックとその形状が異なるブロックが存在しているすべての接地画像データ1０´₁〜_nを選択する。そして、同図にしめすステップを実行して、この選択された各接地画像データ1０´₁〜_nに対応した測定時間ごとのブロック変化画像データ３０´₁〜_nを作成しても良い。

なお、上記のように、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形成された形状の異なるブロックごとに、測定時間ごとのブロック変化画像データを作成し、形状の異なるブロックごとに重なり合い変化履歴画像データおよび合成変化履歴画像データを作成した際に、この作成された形状の異なるブロックごとの合成変化履歴画像データを平均化した平均合成変化履歴画像データを作成しても良い。これにより、タイヤＴのトレッド面Ｔ１のタイヤ回転方向に形状の異なる複数のブロックの位置変化および形状変化などの変化履歴からこの形状の異なる複数のブロックの平均化した位置変化および形状変化などの変化履歴を可視化、定量化することができる。

ここでは、上記タイヤ接地画像解析方法により、作成された合成変化履歴画像データと従来の瞬間的な動的タイヤ接地画像データとの比較を行った。図１０−１および図１１−１は、従来の瞬間的な動的タイヤ接地画像データを示す図である。また、図１０−２および図１１−２は、作成された合成変化履歴画像データを示す図である。ここで、図１０−１，２における測定対象であるタイヤは、そのサイズが１９５／６０Ｒ１４ ８５Ｈである乗用車用のラジアルタイヤを図示しないリムに装着した状態で、タイヤの内圧２００ｋＰａ、荷重３４００Ｎ、スリップ角１．０°として測定したものである。一方、図１１−１，２における測定対象であるタイヤは、そのサイズが２２５／５０Ｒ１６である乗用車用のラジアルタイヤを図示しないリムに装着した状態で、タイヤの内圧２３０ｋＰａ、荷重４８００Ｎとして測定したものである。

図１０−１に示す従来の瞬間的な動的タイヤ接地画像データ１００と比較して、図１０−２に示す合成変化履歴画像データ１０１は、接地面内でのブロックの位置変化、形状変化を可視化、定量化することができている。また、図１１−１に示す従来の瞬間的な動的タイヤ接地画像データ１１０と比較して、図１１−２に示す合成変化履歴画像データ１１１は、接地面内でのブロックの位置変化、形状変化を可視化、定量化することができている。従って、この合成変化履歴画像１０１，１１１に基づいてタイヤ接地特性（接地面積、平均圧力、最大接地長、最大接地幅など）を精度良く算出できる。また、この精度の良いタイヤ接地特性からタイヤ１の性能評価（騒音性能、摩擦性能、コーナリング性能、耐ハイドロプレーニング性能など）の信頼性が向上することができる。

以上のように、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法、タイヤ接地画像解析装置およびタイヤ接地画像解析プログラムは、タイヤ接地特性を求める際に有用であり、特に、タイヤが回転している状態における接地面内のブロックの位置変化などを可視化、定量化するので回転しているタイヤのタイヤ接地特性を求めるのに適している。

この発明にかかるタイヤ接地画像解析方法を実行するタイヤ接地画像解析装置の構成例を示す図である。 この発明にかかるタイヤ接地画像解析方法のフローチャートを示す図である。 タイヤの回転時の接地画像を連続的に測定する方法のフローチャートを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 生成された測定時間ごとの接地画像データを示す図である。 基準ブロックを選択する方法の説明図である。 基準ブロックを選択する方法の説明図である。 選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する方法のフローチャートを示す図である。 選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する方法の説明図である。 選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する方法の説明図である。 選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する方法の説明図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された測定時間ごとのブロック変化画像データを示す図である。 作成された重なり合い変化履歴画像データを示す図である。 作成された合成変化履歴画像データを示す図である。 従来の瞬間的な動的タイヤ接地画像データを示す図である。 作成された合成変化履歴画像データを示す図である。 従来の瞬間的な動的タイヤ接地画像データを示す図である。 作成された合成変化履歴画像データを示す図である。

符号の説明

１ タイヤ接地画像解析装置
２ 撮像装置
３ 画像処理装置
４ 入出色装置
１０₁〜₁₂ ２次元画像データ生成部
２０₁，２０₂ 認識されたブロック
２２ 基準ブロックに対応するブロック
３０₁〜₁₂ ブロック変化画像データ
４０ 重なり合い変化履歴画像データ
５０ 合成変化履歴画像データ
１００，１１０ 瞬間的な動的タイヤ接地画像データ
１０１，１１１ 合成変化履歴画像データ

Claims (8)

1. トレッド面にブロックが形成されたタイヤの回転時の接地画像を所定サンプリング間隔で連続的に測定する手順と、
   前記測定した各接地画像から測定時間ごとの接地画像データを生成する手順と、
   前記生成した各接地画像データにおけるブロックを認識する手順と、
   前記測定開始時の接地画像データにおける前記ブロックのうち基準ブロックを選択する手順と、
   前記測定時間が隣り合う接地画像データどうしにおけるブロックの重なり合いにより、前記各接地画像データにおけるブロックのうち前記選択された基準ブロックに対応するブロックを特定する手順と、
   前記各接地画像データにおける特定されたブロックから前記測定時間ごとのブロック変化画像データを作成する手順と、
   を含むことを特徴とするタイヤ接地画像解析方法。
2. 前記測定時間ごとのブロック変化画像データを重ね合わせた重なり合い変化履歴画像データを作成する手順をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ接地画像解析方法。
3. 前記重なり合い変化履歴画像データの重なり合う前記基準ブロックに対応するブロック群の輪郭線を生成して合成変化履歴画像データを作成する手順をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ接地画像解析方法。
4. 前記所定サンプリング間隔は、前記タイヤのトレッド面のブロックのうちタイヤ回転方向における最小ブロック長さをＬ[mm]、前記タイヤの測定速度Ｖ[km/h]としたときに、下記の式により求められるサンプリング間隔Ｄであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のタイヤ接地画像解析方法。
   Ｄ＜０．９×（Ｌ／１０００）／（Ｖ／３．６）
5. 前記タイヤのトレッド面のタイヤ回転方向に形状の異なる複数のブロックが形成されている際には、
   前記基準ブロックの選択を前記形状の異なるブロックごとに行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ接地画像解析方法。
6. 前記形状の異なるブロックごとに作成された合成変化履歴画像データを平均化した平均合成変化履歴画像データを作成する手順をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のタイヤ接地画像解析方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のタイヤ接地画像解析方法における各手順を処理する処理手段と、
   この処理手段に前記所定サンプリング間隔を決定するために必要なデータ、その他のデータを与える入力手段と、
   前記処理手段によるブロック変化画像データ、その他の画像データを表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とするタイヤ接地画像解析装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のタイヤ接地画像解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤ接地画像解析プログラム。

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