JP7119727B2 - タイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法に関する。

タイヤの接地部分の形状を解析する技術が特許文献１、特許文献２に開示されている。特許文献１に開示されている技術は、ガラス板に梨地シートを配置し、梨地シートの梨地面にタイヤを押圧して接地させ、ガラス板から光を照射して、梨地面の接地部分からの反射率が、非接地部分からの反射率より小さいことを利用して、接地画像を得るものである。特許文献２に開示されている技術は、タイヤの踏み跡を撮影して取得した画像から、輝度に基づく２値像を生成している。

特開２００３－１４４２８号公報 特開平５－１９６５５７号公報

特許文献１に開示の技術は、梨地シートを利用する。このため、タイヤが転動する状態での動的接地特性を得る場合、回動するタイヤがシートに接触するとシートがガラス板から剥がれてしまう。特許文献２に開示の技術によると、接地状態で回転させると踏み跡が崩れることがあり、タイヤの動的接地特性を得ることが困難である。したがって、特許文献１、特許文献２に開示の技術は、タイヤの動的接地特性を得るうえで改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、短い時間でタイヤの動的接地特性を精度良く解析することのできるタイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるタイヤ接地形状解析装置は、解析対象であるタイヤの接地面に、タイヤトレッド部に設けられた溝のエッジの輝度を高める光を照射する照明部と、前記照明部から照射される光によって、前記タイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する接地面画像取得部と、前記接地面画像取得部によって取得された接地面画像を解析して接地特性を求める接地特性解析部とを含み、前記接地特性解析部は、前記撮影画像から溝画像を抽出する溝抽出部と、前記撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た大まかな接地領域の画像から前記溝画像を差し引く接地特性算出部とを含み、前記溝抽出部は、前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、溝の面取り部分を示す面取り画像として抽出する面取り画像抽出部と、前記撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する溝底部抽出部と、前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する主溝底部抽出部と、前記面取り画像と、前記溝底部画像と、前記主溝底部画像とを合成して前記溝画像を得る合成部と、を含む。

前記タイヤは、透明板の一主面に接触し、前記照明部は、前記タイヤの接地面を包囲するように、前記透明板の一主面側に設けられた一主面側ランプと、前記透明板の他主面側に設けられた他主面側ランプとを含み、前記他主面側ランプは、タイヤ幅方向の外側から内側に向けて、前記接地面に光を照射する幅方向ランプを含むことが好ましい。

前記タイヤの接地面を撮影するカメラをさらに含み、前記カメラは、前記タイヤの前記接地面の中心点の法線方向から前記タイヤの接地面を撮影することが好ましい。

前記カメラは、前記タイヤの接地面の輪郭から、前記透明板の他主面側に対して垂直な方向に延ばした線によって囲まれる範囲に設けられることが好ましい。

前記他主面側ランプは、タイヤ周方向の外側から内側に向けて、前記接地面に光を照射する周方向ランプを含むことが好ましい。

前記接地特性算出部は、前記二値化処理によって得た画像のうち、前記撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除いた部分を、前記大まかな接地領域とすることが好ましい。

前記主溝底部抽出部は、前記撮影画像についてタイヤ周方向に平滑化処理する平滑化処理部と、前記平滑化処理部によって平滑化された平滑化画像について、所定の第１輝度閾値により２値化処理した第１候補画像を抽出する第１候補画像抽出部と、前記平滑化画像について、前記第１輝度閾値よりも低い第２輝度閾値により２値化処理した第２候補画像を抽出する第２候補画像抽出部と、前記第１候補画像に含まれかつ接地ブロックを含まない孤立物の画像と、前記第２候補画像とを重ね合わせて前記主溝底部画像を得る重ね合わせ処理部と、を含むことが好ましい。

前記面取り画像抽出部は、前記撮影画像から、前記所定輝度より高い輝度を有する部分のうち、前記撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除いた部分を、前記面取り画像とすることが好ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるタイヤ接地形状解析方法は、解析対象であるタイヤの接地面に照射され、タイヤトレッド部に設けられた溝のエッジの輝度を高める光によって、前記タイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する接地面画像取得ステップと、前記接地面画像取得ステップによって取得された接地面画像を解析して接地特性を求める接地特性解析ステップとを含み、前記接地特性解析ステップは、前記撮影画像から溝画像を抽出する溝抽出処理と、前記撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た大まかな接地領域の画像から前記溝画像を差し引く接地特性算出処理とを含み、前記溝抽出処理は、前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、溝の面取り部分を示す面取り画像として抽出する面取り画像抽出処理と、前記撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する溝底部抽出処理と、前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する主溝底部抽出処理と、前記面取り画像と、前記溝底部画像と、前記主溝底部画像とを合成して前記溝画像を得る合成処理と、を含む。

本発明にかかるタイヤ接地形状解析装置およびタイヤ接地形状解析方法は、短い時間でタイヤの動的接地特性を精度良く解析することができる。

図１は、実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置を模式的に示す構成図である。 図２は、図１に示すタイヤ接地形状解析装置の機能を示すブロック図である。 図３は、透明板の移動とトリガー装置の動作とを説明する図である。 図４は、透明板の移動とトリガー装置の動作とを説明する図である。 図５は、タイヤ接地形状解析装置１の動作を示すフロー図である。 図６は、接地面画像取得部によって接地面画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の例を示す図である。 図７は、接地面画像取得部によって接地面画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の例を示す図である。 図８は、接地面画像取得部によって接地面画像を取得する場合のカメラおよび照明用ランプの具体的な配置の例を示す図である。 図９は、タイヤ周方向に対する、ランプの傾斜角度を説明する図である。 図１０は、タイヤ周方向に対する、ランプの傾斜角度を説明する図である。 図１１は、タイヤの回転軸に沿った方向から各照明用ランプの配置を見た図である。 図１２は、タイヤの回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプの配置を見た図である。 図１３は、透明板の上面側から各照明用ランプの配置を見た図である。 図１４は、タイヤ幅方向に対する、ランプの傾斜角度を説明する図である。 図１５は、タイヤ幅方向に対する、ランプの傾斜角度を説明する図である。 図１６は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプからの光の照射例を示す図である。 図１７は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプからの光の照射例を示す図である。 図１８は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプからの光の照射例を示す図である。 図１９は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプからの光の照射例を示す図である。 図２０は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプからの光の照射例を示す図である。 図２１は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプからの光の照射例を示す図である。 図２２は、カメラの配置例を示す図である。 図２３は、カメラの配置例を示す図である。 図２４は、接地特性解析部による処理の例を示すフロー図である。 図２５は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２６は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２７は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２８は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図２９は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図３０は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図３１は、接地特性解析部の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。 図３２は、ＧＣＡの例を示す図である 図３３は、膨張処理の説明図である。 図３４は、収縮処理の説明図である。 図３５は、基準画像の例を示す図である。 図３６は、対比画像の例を示す図である。 図３７は、対比画像の例を示す図である。 図３８は、図２５に示す画像に局所的二値化処理を行った結果の例を示す図である。 図３９は、主溝底部抽出部による処理の例を示すフロー図である。 図４０は、平滑化画像の例を示す図である。 図４１は、第１候補画像の例を示す図である。 図４２は、第２候補画像の例を示す図である。 図４３は、第１候補画像抽出部の処理を説明する図である。 図４４は、第１候補画像抽出部の処理を説明する図である。 図４５は、重ね合わせ処理部の処理を説明する図である。 図４６は、重ね合わせ処理部の処理を説明する図である。 図４７は、重ね合わせ処理部の処理を説明する図である。 図４８は、撮影画像の高輝度部分を抽出した画像の例を示す図である。 図４９は、刻印抽出部によって抽出された刻印画像の例を示す図である。 図５０は、撮影画像について、所定閾値に基づき、高輝度の部分を白、中輝度部分および低輝度部分を黒とした、大まかな接地領域画像の例を示す図である。 図５１は、上記タイヤ接地形状解析装置によって実現されるタイヤ接地形状解析方法を示すフロー図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態の説明において、他の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。各実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。なお、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示すタイヤ接地形状解析装置１の機能を示すブロック図である。これらの図において、図１は、タイヤ接地形状解析装置１の全体構成を模式的に示し、図２は、タイヤ接地形状解析装置１の主たる機能を示している。

本実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１は、空気入りタイヤ６０の接地面６１の画像を取得することにより、接地面６１の解析を行うシステムに適用される。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ試験機２と、撮影装置１０と、タイヤ接地面解析装置２０とを備える。

タイヤ試験機２は、解析対象である空気入りタイヤ６０（以下、タイヤ６０と呼ぶ）に試験条件を付与する装置である。図１の構成では、タイヤ試験機２は、支持装置３と、駆動装置５と、透明板１１とを有する。支持装置３は、タイヤ６０を回転可能に支持する装置であり、タイヤ６０を装着するリム４を有する。駆動装置５はタイヤ６０および透明板１１に駆動力を付与する装置である。駆動装置５は、タイヤ６０および透明板１１を駆動するモータ６と、モータ６を制御するモータ制御装置７とから構成される。なお、駆動装置５は、図示せぬギヤなどを含み、透明板１１を水平に駆動する。

このタイヤ試験機２では、支持装置３がリム４に装着されたタイヤ６０を支持し、タイヤ６０が透明板１１の一主面である上面１１Ｕに押圧されてタイヤ６０に荷重を付与する。透明板１１は、フラットな路面を再現する。透明板１１に押圧されたタイヤ６０は、フラットな路面を走行している状態と同様に接地面６１が変形する。透明板１１を水平に駆動することにより、車両走行時におけるタイヤ６０の転動状態が、透明板１１の表面を路面として再現され、動的接地特性を解析できる。また、支持装置３が、リム４を変位させてタイヤ６０と透明板１１との位置関係を調整することにより、タイヤ６０にスリップ角又はアングル角を付与する。また、駆動装置５は、モータ制御装置７によりモータ６を駆動してリム４を所定角度回転させることができる。また、支持装置３及び駆動装置５が、荷重、回転速度、スリップ角、アングル角などを調整することにより、試験条件を変更できる。

透明板１１は、光を透過する性質を有する光透過板である。透明板１１は光を１００％透過しなくてもよく、透明板１１を介してタイヤ６０の表面を撮影することができる光透過率を有していればよい。透明板１１は、例えば、アクリル樹脂製の平面板又はガラス製の平面板である。タイヤ６０と平面板との接触状態を撮影して画像解析するので、タイヤ６０の、より現実に近い接地状態を解析できる。透明板１１について、板の厚み、屈折角などの仕様の指定はない。

撮影装置１０は、タイヤ６０を撮影する撮影部であるカメラ１５と、光源である照明用ランプ１６と、トリガー装置１７とを有する。カメラ１５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラにより構成される。カメラ１５は、撮影装置１０内に固定されている。カメラ１５は、透明板１１を介してタイヤ６０を撮影することにより、透明板１１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１を撮影する。詳しくは、カメラ１５は、透明板１１の他主面である下面１１Ｄ側に、光軸が下面１１Ｄ側に対して直交する向きで配設され、下面１１Ｄ側から、透明板１１を介してタイヤ６０を撮影する。これにより、カメラ１５は、少なくとも接地面６１を含んでタイヤ６０を撮影し、接地面６１を含んだタイヤ６０のデジタル画像データを生成する。

照明用ランプ１６は、カメラ１５の撮影範囲を照らすランプであり、例えば、ハロゲンランプにより構成される。この照明用ランプ１６は、後述するように複数設けられているランプ１６１～１６８の総称である。照明用ランプ１６は、透明板１１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１に、光を照射する。照明用ランプ１６は、光を、透明板１１の下面１１Ｄ側から透明板１１を介して、または透明板１１の上面１１Ｕ側とタイヤ６０との間から照射する。複数の照明用ランプ１６は、透明板１１が移動する位置以外の位置に、それぞれ配置されている。なお、撮影装置１０の移動に伴い、撮影装置１０内のカメラ１５と照明用ランプ１６とが一緒に移動する。

なお、これらの照明用ランプ１６は、タイヤ試験機２での試験の条件に応じて数を異ならせてもよい。例えば、透明板１１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が小さい場合は、接地領域が狭くなるため、接地面６１と非接地面との輝度差が明確になる。このため、この場合は、照明用ランプ１６は、比較的数が少なくてもよく、透明板１１の移動方向に対して斜め方向になる２箇所に配置する程度でもよい。これに対し、透明板１１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が大きい場合は、接地領域が広くなるため、接地面６１に対してより多くの方向から光を照射する必要がある。このため、この場合は、照明用ランプ１６は接地面６１を囲んだ４箇所以上に配置する。また、これらの照明用ランプ１６は、常時点灯タイプであってもよく、フラッシュ点灯タイプであってもよい。

トリガー装置１７は、カメラ１５による撮影のタイミングを示すトリガー信号を出力する装置である。トリガー装置１７は、半導体レーザを出力し、その反射光を検出した時にトリガー信号を出力する。本例では、透明板１１の側面に再帰性反射シート１８が貼付されており、トリガー装置１７が出力した半導体レーザが再帰性反射シート１８によって反射され、トリガー装置１７の検出部１７１がその反射光を検出した時にトリガー信号を出力する。再帰性反射シート１８の貼付位置とカメラ１５の位置との関係が固定されていれば、撮影を複数回行った場合でもタイヤ６０の同じ位置の接地面６１を撮影することができる。

タイヤ接地面解析装置２０は、例えば、所定の解析プログラムをインストールしたＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、撮影装置１０から入力されるタイヤ６０の画像を処理してタイヤ６０の接地面６１を解析する処理を行う。タイヤ６０の接地面６１を解析する処理は、撮影したタイヤ６０の画像に基づき、接地面６１を算出する処理を含む。タイヤ接地面解析装置２０は、接地面６１の解析等の演算処理やデータの保存等を行う処理装置３０と、オペレータがタイヤ接地面解析装置２０への入力操作を行う入力部２１と、解析結果や各種情報を表示する表示部２２と、を有している。入力部２１には、キーボードや、マウス等のポインティングデバイスが用いられており、表示部２２には、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置が用いられている。入力部２１と表示部２２とは、処理装置３０に電気的に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、オペレータが表示部２２を視認しながら入力部２１で入力操作をすることが可能になっている。また、カメラ１５は、タイヤ接地面解析装置２０の処理装置３０に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、カメラ１５で撮影した画像を取得することが可能になっている。

タイヤ接地面解析装置２０が有する処理装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部３１や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部５０を備えて構成されている。このように構成される処理部３１と記憶部５０とは、同一筐体内に設けられていてもよく、異なる筐体内に設けられていてもよく、或いは、複数の記憶部５０が双方の形態で設けられていてもよい。

処理装置３０が有する処理部３１は、接地面画像取得部３２と、接地特性解析部３３と、刻印抽出部４０と、を機能的に有している。このうち、接地面画像取得部３２は、解析対象であるタイヤ６０の接地面６１を撮影した撮影画像を取得する。撮影画像はカメラ１５によって撮影された、タイヤ６０の接地面６１のデジタル画像である。また、接地特性解析部３３は、接地面画像取得部３２によって取得した接地面画像に基づいて、タイヤ６０の接地域を示す接地域画像を作成する。以下の説明において、画像は全て２５６階調からなるものとし、黒を輝度「２５５」、白を輝度「０」と定義する。

接地特性解析部３３は、溝抽出部３４と、接地特性算出部３５とを含んでいる。溝抽出部３４は、撮影画像から溝画像を抽出する。接地特性算出部３５は、撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た大まかな接地領域の画像から、溝画像を差し引く。接地特性算出部３５は、撮影画像について、例えば平滑化処理した後、輝度閾値を「２２０」とした二値化処理を行って、大まかな接地領域の画像を得てもよい。平滑化処理には、例えば、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素とするメディアンフィルタを用いる処理（以下、メディアン処理と呼ぶ）を用いてもよい。なお、後述するように、溝抽出部３４において、撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除く処理を行って、溝画像を抽出してもよい。また、後述するように、接地特性算出部３５において、撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除く処理を行って、大まかな接地領域の画像を抽出してもよい。

溝抽出部３４は、面取り画像抽出部３４Ａと、溝底部抽出部３４Ｂと、主溝底部抽出部３４Ｃと、合成部３４Ｄとを含んでいる。面取り画像抽出部３４Ａは、撮影画像から、タイヤ６０の溝のエッジに設けられた面取り部分を示す面取り画像を抽出する。面取り画像抽出部３４Ａは、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、面取り画像として抽出する。溝底部抽出部３４Ｂは、撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する。主溝底部抽出部３４Ｃは、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する。合成部３４Ｄは、面取り画像と、溝底部画像と、主溝底部画像とを合成して溝画像を得る。

（主溝底部抽出部）
主溝底部抽出部３４Ｃは、平滑化処理部３４１と、第１候補画像抽出部３４２と、第２候補画像抽出部３４３と、重ね合わせ処理部３４４とを含んでいる。平滑化処理部３４１は、撮影画像についてタイヤ周方向に平滑化処理する。第１候補画像抽出部３４２は、平滑化処理部３４１によって平滑化された平滑化画像について、所定の第１輝度閾値により２値化処理した第１候補画像を抽出する。第２候補画像抽出部３４３は、平滑化処理部３４１によって平滑化された平滑化画像について、上記第１輝度閾値よりも低い第２輝度閾値により２値化処理した第２候補画像を抽出する。重ね合わせ処理部３４４は、第１候補画像に含まれかつ接地ブロックを含まない孤立物の画像と、第２候補画像とを重ね合わせて主溝底部画像を得る。

ここで、タイヤ６０の溝とは、タイヤ６０のトレッド面に設けられた、主溝、サブ溝、および、それらの溝の開口部に設けられた面取りの総称である。主溝とは、ＪＡＴＭＡに規定されるウェアインジケータの表示義務を有する溝である。また、サブ溝とは、タイヤ幅方向に延在する横溝であり、タイヤ接地時に開口して溝として機能する。

タイヤ接地面解析装置２０で用いられる解析プログラムは、予め記憶部５０に記憶されており、タイヤ６０の接地面６１の解析を行う際には、記憶部５０に記憶されているプログラムを処理部３１で呼び出し、プログラムに沿った動作を処理部３１で実行することにより、各機能を実行する。

本実施形態に係るタイヤ接地形状解析装置１は、以上のような構成からなる。以下、タイヤ接地形状解析装置１の作用について説明する。タイヤ接地形状解析装置１によってタイヤ６０の接地面６１の解析を行う際には、タイヤ６０をタイヤ試験機２の支持装置３に装着し、タイヤ６０を透明板１１に押し付けた状態で回転させながら、カメラ１５によって接地面６１を撮影する。その際に、タイヤ６０に対しては、複数の方向から複数の照明用ランプ１６によって光を照射した状態で撮影する。このため、カメラ１５は、接地面６１と接地面６１以外の部分とで、輝度差をつけてタイヤ６０を撮影することができる。撮影した画像は、タイヤ接地面解析装置２０で取得し、タイヤ接地面解析装置２０は、取得した画像に基づいて、接地面６１の解析を行う。

タイヤ６０の溝部分の抽出については、三角測量法を利用して高さ（深さ）の違いを検出する距離センサーを用いることもできる。しかしながら、接地面６１の全体について溝部分を検出するには、距離センサーの検出範囲を走査する必要がある。したがって、距離センサーを用いるだけでは、タイヤ６０が転動する状態での動的接地特性を解析することが困難である。

（撮影における照明条件）
タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、透明板１１の上面１１Ｕ側において、接地面６１を包囲するように透明板１１の上面１１Ｕ側に照明用ランプ１６を配置することが好ましい。タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、上面１１Ｕ側に接触部分を包囲するように配置された照明用ランプ１６によってタイヤ６０に光を照射して画像を取得することが好ましい。

（透明板の移動とトリガー装置の動作）
図３および図４は、透明板１１の移動とトリガー装置１７の動作とを説明する図である。図３は、透明板１１が移動する前の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出する前の状態を示す。図４は、透明板１１が移動した後の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出した時の状態を示す。

図３において、透明板１１の上面１１Ｕは平らであり、上面１１Ｕはタイヤ６０が転動するためのフラットな路面となる。図３において、タイヤ６０は透明板１１の上面１１Ｕに接した状態で支持装置３のリム４に固定されている。このため、透明板１１の移動に伴い、タイヤ６０は回動する。タイヤ接地形状解析装置１は、透明板１１を矢印Ｙ１の方向に移動させる。透明板１１が矢印Ｙ１の方向に移動することにより、タイヤ６０は矢印Ｙ２の方向に回動する。図３に示す状態では、トリガー装置１７の検出部１７１は再帰性反射シート１８による反射光を検出していない。トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出しない限り、透明板１１は矢印Ｙ１の方向に移動し続ける。撮影装置１０は透明板１１に固定されているため、透明板１１の移動に伴って撮影装置１０も移動する。透明板１１の移動速度は、例えば時速０．５ｋｍである。なお、透明板１１の代わりに、外周面が透明な回転ドラムを用いてもよい。

透明板１１が矢印Ｙ１の方向に移動し、図４に示す状態になると、トリガー装置１７の検出部１７１は再帰性反射シート１８による反射光を検出する。トリガー装置１７の検出部１７１が反射光を検出した時、タイヤ接地形状解析装置１は、カメラ１５に撮影指示の信号を出力する。これにより、タイヤ６０の接地面６１を撮影することができる。なお、透明板１１は、カメラ１５の撮影範囲に対応する部分１１０が透明であれば良く、部分１１０以外の部分が不透明であってもよい。つまり、透明板１１は、全体が透明であってもよいし、撮影範囲に対応する部分１１０だけが透明であってもよい。

（タイヤ接地形状解析装置の動作）
図５は、タイヤ接地形状解析装置１の動作を示すフロー図である。タイヤ接地形状解析装置１は、タイヤ６０の解析を行う場合、透明板１１に押し付けられているタイヤ６０に、照明用ランプ１６から光を照射する（ステップＳ２０１）。次に、タイヤ接地形状解析装置１は、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ２０２）。タイヤ接地形状解析装置１は、モータ６の駆動を継続しているとき（ステップＳ２０３）、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８を検出したか否か判定する（ステップＳ２０４）。タイヤ接地形状解析装置１は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８を検出していない場合、モータ６の駆動を継続する（ステップＳ２０４，Ｎｏ→Ｓ２０３）。

タイヤ接地形状解析装置１は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８を検出した場合、タイヤ６０をカメラ１５によって撮影する（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ→Ｓ２０５）。その後、タイヤ接地形状解析装置１は、モータ６の駆動および光の照射を停止する（ステップＳ２０６）。

（具体的な配置の例および撮影画像の例）
次に、カメラ１５および照明用ランプ１６の具体的な配置の例について説明する。図６から図８は、接地面画像取得部３２によって接地面画像を取得する場合のカメラ１５および照明用ランプ１６の具体的な配置の例を示す図である。図６は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図７は、透明板１１の上面１１Ｕ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図８は、タイヤ６０の回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。以下の説明において、タイヤ６０の回転軸に沿った方向をタイヤ幅方向、回転軸に対して垂直な方向をタイヤ周方向と呼ぶ。

本装置による撮影において、解析対象であるタイヤ６０は、空気圧を２３０ｋＰａ、荷重を６ｋＮ、回転速度を０．５ｋｍ／ｈ、スリップ角を０°とした。カメラ１５については、カメラゲインを３ｄＢとし、Ｆ値を４、露光時間を１ｍｓとした。

図６から図８を参照すると、透明板１１の上面１１Ｕにタイヤ６０が接触している。透明板１１の下面１１Ｄ側にカメラ１５が設けられている。カメラ１５は、その光軸１５１がタイヤ６０の接地面６１の中心点の法線上に位置するように配置される。カメラ１５の光軸１５１が接地面６１の中心点を通るように配置されることにより、接地面６１の中心点の法線方向から接地面６１を撮影することができる。これにより、安定した解析精度を確保することができる。撮影画像の端部に近づくほどレンズ収差の影響が大きくなり、空間分解能が変動し、解析精度が不安定になる。このようにカメラ１５を配置することによって、レンズ収差の影響を最小限に抑えることができる。

図６から図８を参照すると、透明板１１の上面１１Ｕ側に、一主面側ランプとしてランプ１６１、１６２、１６３および１６４が配置されている。また、透明板１１の１１Ｄ側に、他主面側ランプとしてランプ１６５、１６６およびカメラ１５が配置されている。ランプ１６１および１６２は、タイヤ６０に対し、タイヤ周方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６１と、ランプ１６２とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。ランプ１６３およびランプ１６４は、タイヤ６０に対し、タイヤ幅方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６３とランプ１６４とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。このように、ランプ１６１～１６４は、タイヤ６０の接地面６１を包囲するように配置される。タイヤ６０の接地面６１の四方にわたって照射しないと、接地形状の輪郭を出すのが難しくなり、解析精度が低下する可能性がある。これに対し、タイヤ６０の接地面６１を包囲するようにランプ１６１～１６４を配置し、接地面６１の四方にわたって光を照射することにより、接地形状の輪郭を明確にすることができ、解析精度を向上させることができる。

ここで、図６および図８において、各ランプ１６１～１６４の発光面中心から透明板１１の上面１１Ｕまでの高さをＨ１～Ｈ４とする。図６および図８において、各ランプ１６１～１６４の傾斜角度、すなわち透明板１１の上面１１Ｕに対する、光照射方向のなす角度をθ１～θ４とする。図７において、各ランプ１６１、１６２の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ周方向の距離を距離Ｄ１、Ｄ２とする。図７において、各ランプ１６３、１６４の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ幅方向の距離をＤ３、Ｄ４とする。図７において、各ランプ１６１、１６２の発光面中心はタイヤ中心に一致している。

高さＨ１からＨ４については、０ｍｍ以上２０１ｍｍ以下であることが好ましい。高さＨ１からＨ４の最低値は０ｍｍである。照明用ランプ１６を透明板１１の上に置くためである。高さＨ１からＨ４が２０１ｍｍを超えると、照明からの光が接地面６１に上手く入り込まず、接地面の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。

タイヤ周方向の距離Ｄ１、Ｄ２は、タイヤ６０の最大接地長の半分より大きく、１３４５ｍｍより小さいことが好ましい。ただし、各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにする必要がある。距離Ｄ１、Ｄ２の最小値を、タイヤ６０の最大接地長の半分より小さくすることは好ましくない。照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにするためである。距離Ｄ１、Ｄ２が１３４５ｍｍを超えると、接地面６１に当たる照明の光量が不足し、接地面６１の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。

タイヤ幅方向の距離Ｄ３、Ｄ４は、タイヤ６０の最大接地幅の半分より大きく、３００ｍｍより小さいことが好ましい。ただし、各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにする必要がある。距離Ｄ３、Ｄ４の最小値を、タイヤ６０の最大接地幅の半分より小さくすることは好ましくない。各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにするためである。距離Ｄ３、Ｄ４が３００ｍｍを超えると、接地面６１に当たる照明の光量が不足し、接地面６１の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。

各照明用ランプ１６の傾斜角度θ１からθ４については、Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０－０．６°以上Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０＋０．６°以下であることが好ましい（ｎ＝１～４）。θ１からθ４について、各照明用ランプ１６は接地面６１の中心に向けて光を照射するのが好ましい。このように光を照射すれば、接地面６１に光が上手く入り込む。このため、照明用ランプ１６の傾斜角度θ１からθ４は、Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０が好ましい（ｎ＝１～４）。ただし、計測誤差±０．６°を許容範囲とした。

本実施形態では、Ｈ１＝Ｈ２＝３０ｍｍ、Ｈ３＝Ｈ４＝１３ｍｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝２６０ｍｍ、Ｄ３＝Ｄ４＝２３０ｍｍ、θ１＝９．７°、θ２＝１１．６°、θ３＝θ４＝０°とした。

図６から図８を参照して説明したようにランプ１６１から１６４を配置することにより、タイヤ６０の接地面６１を囲むように光が照射され、接地面画像を取得することができる。

また、図６から図８を参照すると、透明板１１の下面１１Ｄ側に、他主面側ランプとしてランプ１６５、１６６が配置されている。ランプ１６５、１６６は、ともに、タイヤ周方向を長手方向とするライン照明である。ランプ１６５、１６６は、タイヤ６０のタイヤ幅方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６５とランプ１６６とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。つまり、ランプ１６５、ランプ１６６は、タイヤ幅方向の外側から内側に向けて、接地面６１に光を照射する幅方向ランプである。このようにランプ１６５、１６６は、タイヤ６０の接地面６１にタイヤ幅方向に光を照射するように配置される。ランプ１６５、ランプ１６６からの光によって、主溝のエッジを光らせ、主溝を判定し易くすることができる。

ここで、図８において、ランプ１６５、１６６の発光面中心から下面１１Ｄまでの高さをＨ５、Ｈ６とする。図８において、ランプ１６５、１６６の傾斜角度、すなわち透明板１１の下面１１Ｄに対する、光照射方向のなす角度をθ５、θ６とする。図７において、ランプ１６５、１６６の発光面中心からタイヤ中心までのタイヤ幅方向の距離をＤ５、Ｄ６とする。角度θ５およびθ６は、１９．４°以上２２．４°以下の範囲が好ましい。高さＨ５、Ｈ６が変われば、そのときの適切な角度θ５、θ６も変わる。その際はカメラ１５によって取得される画像をライブ表示にし、表示内容を確認しながら、主溝のエッジが最も光るように角度θ５、θ６を調整すればよい。本実施形態では、Ｈ５＝Ｈ６＝６２ｍｍ、Ｄ５＝Ｄ６＝２１５ｍｍ、θ５＝２１．８°、θ６＝２０．１°とした。

図９および図１０は、タイヤ周方向に対する、ランプ１６５、１６６の傾斜角度を説明する図である。図９は、ランプ１６５、１６６からの光の方向である矢印Ｙ５、Ｙ６がタイヤ幅方向に沿っている。ランプ１６５、１６６からの光がタイヤ幅方向に進めば、タイヤ周方向に延びる主溝のエッジを高輝度に光らせることができる。

図１０に示す、タイヤ周方向に対するランプ１６５の長手方向の角度θ１５、タイヤ周方向に対するランプ１６６の長手方向の角度θ１６は、ともに０°であることが好ましい。角度θ１５、角度θ１６が、ともに０°であれば、ランプ１６５の長手方向とランプ１６６の長手方向とが平行になり、接地面６１に存在する主溝の面取りの全てについて良好に輝度を高め、安定した解析精度が確保できる。角度θ１５、角度θ１６は０°±１°であれば主溝の面取りの輝度を高めるうえで問題はない。角度θ１５、角度θ１６が０°±１°の範囲を超えると、接地面６１に存在する主溝の面取りの全てについて輝度を高めることができなくなる場合、例えば一部の面取りのみ輝度を高めることしかできない場合が生じ、解析精度が低下することがある。

ここで、サブ溝のエッジに面取りがある場合、透明板の下に、タイヤ周方向に光が進むランプが設けられていることが好ましい。図１１は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図１１に示すように、透明板１１の透明板１１の他主面である下面１１Ｄ側に、他主面側ランプとしてランプ１６７、１６８が設けられていることが好ましい。ランプ１６７、１６８は、ともに、タイヤ幅方向を長手方向とするライン照明である。ランプ１６７、１６８は、タイヤ６０のタイヤ周方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６７とランプ１６８とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。つまり、ランプ１６７、ランプ１６８は、タイヤ周方向の外側から内側に向けて、接地面６１に光を照射する周方向ランプである。このようにランプ１６７、１６８は、タイヤ６０の接地面６１にタイヤ周方向に光を照射するように配置される。ランプ１６７、１６８により、サブ溝の面取りの輝度を高めることができる。つまり、ランプ１６７、１６８は、サブ溝のエッジの輝度を高める光を、接地面６１に照射する。

また、図１１において、ランプ１６７、１６８の発光面中心から下面１１Ｄまでの高さをＨ７、Ｈ８とする。図１１において、ランプ１６７、１６８の傾斜角度、すなわち透明板１１の下面１１Ｄに対する、光照射方向のなす角度をθ７、θ８とする。図１２は、タイヤ６０の回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図１３は、透明板１１の上面１１Ｕ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。サブ溝の面取りを最大限に光らせるために、角度θ７およびθ８は、３．５°以上６．０°以下であることが好ましい。本実施形態では、Ｈ７＝Ｈ８＝３０ｍｍ、θ７＝４．２°、θ８＝４．９°とした。

図１３において、各ランプ１６７、１６８の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ周方向の距離をＤ７、Ｄ８とする。ランプ１６７、１６８からの光により、接地面６１に存在するサブ溝の面取りの輝度を高めることができる。本実施形態では、Ｄ７＝Ｄ８＝１８３ｍｍとした。

図１４および図１５は、タイヤ幅方向に対する、ランプ１６７、１６８の傾斜角度を説明する図である。図１４は、ランプ１６７、１６８からの光の方向である矢印Ｙ７、Ｙ８がタイヤ周方向に沿っている。ランプ１６７、１６８からの光がタイヤ周方向に進めば、タイヤ幅方向に延びるサブ溝のエッジを高輝度に光らせることができる。

図１５に示す、タイヤ幅方向に対するランプ１６７の長手方向の角度θ１７、タイヤ幅方向に対するランプ１６８の長手方向の角度θ１８は、ともに０°であることが好ましい。角度θ１７、角度θ１８が、ともに０°であれば、ランプ１６７の長手方向とランプ１６８の長手方向とが平行になり、接地面６１に存在するサブ溝の面取りの全てについて良好に輝度を高め、安定した解析精度が確保できる。角度θ１７、角度θ１８は０°±１°であれば輝度を高めるうえで問題はない。角度θ１７、角度θ１８が０°±１°の範囲を超えると、接地面６１に存在するサブ溝の面取りの全てについて輝度を高めることができなくなる場合、例えば一部の面取りのみ輝度を高めることしかできない場合が生じ、解析精度が低下することがある。

図１６から図２１は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプ１６７、１６８からの光の照射例を示す図である。図１６は、ランプ１６７、１６８からの光が強めの場合の撮影画像の例を示す。図１６は、照度１３０万ルクス程度の光を接地面６１に照射した場合の撮影画像の例を示す。図１７は、図１６内のサブ溝の部分２０１を拡大して示す図である。図１７において、サブ溝のエッジＥ１は白く光っており、タイヤ周方向への光量が十分であることがわかる。図１８は、図１６内のサブ溝の部分２０２を拡大して示す図である。図１８において、サブ溝のエッジＥ２は白く光っており、タイヤ周方向への光量が十分であることがわかる。図１７、図１８に示すように、ランプ１６７、１６８からの光が強く、サブ溝のエッジＥ１、エッジＥ２が白く光っている場合、接地部分の輝度とサブ溝のエッジの輝度との差が大きいため、撮影画像からサブ溝のエッジ部分を容易に分離することができる。

図１９は、ランプ１６７、１６８からの光が弱めの場合の撮影画像の例を示す。図１９は、照度６０万ルクス程度の光を接地面６１に照射した場合の撮影画像の例を示す。図２０は、図１９内のサブ溝の部分２０１’を拡大して示す図である。図２０において、サブ溝のエッジＥ１’はあまり光っておらず、タイヤ周方向への光量が不十分であることがわかる。図２１は、図１９内のサブ溝の部分２０２’を拡大して示す図である。図２１において、サブ溝のエッジＥ２’はあまり光っておらず、タイヤ周方向への光量が不十分であることがわかる。図２０、図２１に示すように、ランプ１６７、１６８からの光が弱く、サブ溝のエッジＥ１’、エッジＥ２’があまり光っていない場合、接地部分の輝度とサブ溝のエッジの輝度との差が小さく、撮影画像からサブ溝のエッジ部分を分離することは難しい。

図１６から図２１によってわかるように、ランプ１６７、１６８からの光を照度１３０万ルクス程度の強めに設定し、サブ溝のエッジが光っている撮影画像を取得することが好ましい。

図６から図１５において、ランプ１６１から１６４による、タイヤ幅方向の照度とタイヤ周方向の照度とは、同じ程度の照度であってもよいし、どちらかの照度が大きくなってもよい。ランプ１６５から１６８については、タイヤ幅方向の照度よりタイヤ周方向の照度を大きめにしたほうが好ましい。そのようにしないと、接地面６１に存在するサブ溝の面取りを光らせることができず、解析精度が低下する。なお、ランプ１６１から１６４の各照度は、ランプ１６５から１６８の各照度と同等もしくはそれ以上にする必要がある。そのようにしないと、タイヤ接地形状の輪郭を判断できなくなり、精度が低下する。

図２２および図２３は、カメラ１５の配置例を示す図である。図２２は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向からカメラ１５を見た図である。図２３は、タイヤ６０の回転軸に垂直な方向からカメラ１５を見た図である。図２２および図２３に示すように、カメラ１５は、接地面６１の下方に設けることが好ましい。図２２および図２３に示すように、カメラ１５は、接地面６１のタイヤ周方向の範囲Ｗ１内の下方で、かつ、接地面６１のタイヤ幅方向の範囲Ｗ２の下方に設けることが好ましい。つまり、カメラ１５は、接地面６１の輪郭から、透明板１１の下面１１Ｄ側に対して垂直な方向に延ばした線によって囲まれる範囲に設けられる。この範囲にカメラ１５を配置することにより、安定した解析精度を確保できる。カメラ１５を接地面６１から離して撮影すると、溝壁が邪魔で、主溝のエッジを観測できず解析精度が低下するので好ましくない。図２２、図２３において、透明板１１の下面１１Ｄからカメラ１５までのタイヤ径方向の距離Ｌは、１２１ｍｍ以上２４０ｍｍ以下であることが好ましい。タイヤ径方向の距離Ｌは、例えば、２０６ｍｍである。ただし、距離Ｌは接地面６１に存在する溝幅によって最適値が異なる。

（接地特性解析部の処理）
接地特性解析部３３による処理およびその処理によって取得または作成される画像の例について説明する。図２４は、接地特性解析部３３による処理の例を示すフロー図である。図２４は、接地特性解析部３３を中心とする処理部３１による処理の例を示す。図２５から図３１は、接地特性解析部３３の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。

図２４において、最初に、接地面画像取得部３２により、タイヤの接地面６１を撮影した撮影画像を取得する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１の処理により、例えば、図２５に示す撮影画像を取得できる。

次に、溝抽出部３４の面取り画像抽出部３４Ａにより、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、溝の面取り部分を示す面取り画像として抽出する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の処理により、例えば、図２６に示す面取り画像を取得できる。

溝抽出部３４の溝底部抽出部３４Ｂにより、撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理により、例えば、図２７に示す溝底部画像を取得できる。

溝抽出部３４の主溝底部抽出部３４Ｃにより、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の処理により、例えば、図２８に示す主溝底部画像を取得できる。

溝抽出部３４の合成部３４Ｄにより、面取り画像と、溝底部画像と、主溝底部画像とを合成して溝画像を得る（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理により、例えば、図２９に示す溝画像を取得できる。

次に、接地特性算出部３５により、撮影画像について、所定閾値に基づき、高輝度の部分を白、中輝度部分および低輝度部分を黒として分離することにより、大まかな接地領域画像を得る（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の処理により、例えば、図２５に示す撮影画像から図３０に示す、大まかな接地領域画像を得る。これにより、例えば、非接地面のブロック、溝の面取りおよび刻印を白とし、溝の底部および接地ブロックの部分を黒とした、大まかな接地領域画像を得ることができる。

さらに、接地特性算出部３５により、大まかな接地領域画像（図３０）から、溝画像（図２９）を差し引くことにより、実接地面積画像（Ａｃｔｕａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＡＣＡと略称する）を得る（ステップＳ３７）。ステップＳ３７の処理により、例えば、図３１に示すＡＣＡを得ることができる。

ここで、「大まかな接地領域画像から、溝画像を差し引く」とは、大まかな接地領域画像の輝度値から、溝の輝度値を同一画素位置ごとに減算処理することを指す。ただし、減算後の値が「０」より低い場合は、「０」に置換する。本例では、減算処理後に、収縮処理１回、膨張処理２回、収縮処理１回、黒対象物の占有面積１００画素以下を削除（＝白画素に置換。以後同様）、収縮処理２回、膨張処理４回、収縮処理２回の順番に行った。その後、白対象物の占有面積２００画素以下を削除（＝黒画素に置換。以後同様）し、黒対象物の占有面積２００画素以下を削除して、図３１に示すＡＣＡを得た。

図３１に示すＡＣＡは、路面に接地しているブロックの全面積である。図３１に示すＡＣＡに基づき、例えば、図３２に示す総接地面積画像（Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＧＣＡと略称する）を得ることができる。

ＧＣＡは、ＡＣＡについて、溝を埋めたときの、外輪線で囲まれた全面積である。図３２は、ＧＣＡの例を示す図である。図３１に示すＡＣＡについて、例えば、膨張処理５回、収縮処理１０回、膨張処理１２回、収縮処理１４回、膨張処理１７回、収縮処理２０回、膨張処理１０９回、収縮処理９９回の順番に処理することにより、図３２のＧＣＡを得ることができる。

図３３は、膨張処理の説明図である。図３４は、収縮処理の説明図である。膨張処理は、図３３に示すように、注目画素の周辺に１画素でも黒画素があれば、注目画素を黒画素に置き換える処理である。つまり、膨張処理は、白画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも黒画素が存在すれば、その中心画素を黒画素に置き換える処理である。反対に収縮処理は、例えば注目画素を黒画素とする場合に、図３４に示すように、注目画素の周辺に１画素でも白画素があれば、注目画素を白画素に置き換える処理である。つまり、収縮処理は、黒画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも白画素が存在すれば、その中心画素を白画素に置き換える処理になっている。

（面取り画像抽出部の処理）
次に、面取り画像抽出部３４Ａの処理の例について説明する。面取り画像抽出部３４Ａは、局所的二値化処理を行い、溝の面取り部分を示す面取り画像を抽出する。局所的二値化処理は、接地面画像について、弱い平滑化処理および強い平滑化処理をそれぞれ行い、両画像を用いて結果を得る処理である。面取り画像抽出部３４Ａは、本例では、メディアン処理によって平滑化処理を行う。

面取り画像抽出部３４Ａは、図２５に示す接地面の撮影画像について弱い平滑化処理を行って、例えば、図３５に示す基準画像を得る。図３５は、基準画像の例を示す図である。弱い平滑化処理は、例えば、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。

また、面取り画像抽出部３４Ａは、図２５に示す接地面の撮影画像について強い平滑化処理を行って、例えば、図３６に示す対比画像を得る。図３６は、対比画像の例を示す図である。本例の強い平滑化処理は、例えば、注目画素から半径４０画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。

最後に、図３５に示す基準画像および図３６に示す対比画像の同一画素位置において、基準画像の輝度値が対比画像の輝度値に定数を加えた閾値を超える場合は黒画素、超えない場合は白画素に置き換えることによって、図２６に示す画像を得ることができる。図２６は、図２５に示す画像に局所的二値化処理を行った結果の例を示す図である。なお、例えば、「５０」を上記の定数とする。また、図２６に示す画像にはノイズ除去の結果が反映されている。例えば、占有面積５００画素以下の黒画素集合体は除去されている。

（溝底部抽出部の処理）
次に、溝底部抽出部３４Ｂの処理の例について説明する。溝底部抽出部３４Ｂは、大域的二値化処理と局所的二値化処理とをそれぞれ行い、それらの処理結果の画像を重ね合わせる。すなわち、大域的二値化処理を行った画像と局所的二値化処理を行った画像との対応する画素の輝度を加算する。

溝底部抽出部３４Ｂが行う大域的二値化処理は、図２５に示す接地面の撮影画像について平滑化処理を行わずに、輝度閾値「０」で二値化を行う処理である。二値化を行った後、ノイズ除去のために、例えば、収縮処理１回および膨張処理１回の処理を行ってもよい。

溝底部抽出部３４Ｂが行う局所的二値化処理は、接地面画像について、弱い平滑化処理および強い平滑化処理をそれぞれ行い、両画像を用いて結果を得る処理である。溝底部抽出部３４Ｂは、本例では、メディアン処理によって平滑化処理を行う。

溝底部抽出部３４Ｂは、図２５に示す接地面の撮影画像について弱い平滑化処理を行って、例えば、図３５に示す基準画像を得る。図３５は、基準画像の例を示す図である。弱い平滑化処理は、例えば、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。

また、溝底部抽出部３４Ｂは、図２５に示す接地面の撮影画像について強い平滑化処理を行って、例えば、図３７に示す対比画像を得る。図３７は、対比画像の例を示す図である。本例の強い平滑化処理は、例えば、注目画素からタイヤ周方向（画像の水平方向）に±１００画素以内で、タイヤ幅方向（画像の垂直方向）に±５画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。

次に、図３５に示す基準画像および図３７に示す対比画像の同一画素位置において、基準画像の輝度値が対比画像の輝度値に定数を加えた閾値を下回る場合は黒画素、下回らない場合は白画素に置き換えることによって、図３８に示す画像を得ることができる。図３８は、図２５に示す画像に局所的二値化処理を行った結果の例を示す図である。例えば、「－４０」を上記の定数とする。また、図３８に示す画像にはノイズ除去の結果が反映されている。例えば、占有面積１００画素以下の黒画素集合体は除去されている。

なお、上記の定数については、絶対値が「４０」以上であれば、好ましい結果が得られる。サブ溝底の輝度とその周辺領域の平均輝度との差の絶対値が「４０」以上を確保できていれば、上記定数を「－４０」に設定でき、好ましい結果が得られる。上記輝度の差の絶対値が「４０」以上を確保できていないと、上記定数の値を例えば「－２０」にしなければならず、接地誤判定（例えば、接地ブロックを「非接地」と誤判定するなど）が生じて好ましい結果が得られない。

最後に、溝底部抽出部３４Ｂは、図２５に示す接地面の撮影画像について大域的二値化処理を行った画像と、図３８に示す画像に対して膨張処理２回、収縮処理２回の順に処理した後の画像とについて、両画像の同じ位置の画素について輝度を加算する。加算した輝度が上限である輝度「２５５」を超える場合は、輝度「２５５」に置換する。以上の処理により、溝底部抽出部３４Ｂは、図２７に示す溝底部画像を得る。

（主溝底部抽出部の処理）
次に、図２４のステップＳ３４における、主溝底部抽出部３４Ｃの処理の例についてより詳細に説明する。図３９は、主溝底部抽出部３４Ｃによる処理の例を示すフロー図である。

図３９において、最初に、平滑化処理部３４１により、撮影画像についてタイヤ周方向に平滑化処理する（ステップＳ３４１）。ステップＳ３４１の処理により、例えば、図４０に示す平滑化画像が得られる。図４０は、平滑化画像の例を示す図である。タイヤ周方向に平滑化処理とは、タイヤ周方向に長い周辺領域を用いて輝度を平滑化する処理である。例えば、メディアンフィルタを適用して平滑化する際に、注目画素からタイヤ周方向（画像の水平方向）に±１００画素、タイヤ幅方向（画像の垂直方向）±２．５画素の領域を周辺領域に設定して平滑化する。

次に、第１候補画像抽出部３４２により、ステップＳ３４１の処理で得た平滑化画像について、所定の第１輝度閾値により２値化処理した第１候補画像を抽出する（ステップＳ３４２）。ステップＳ３４２の処理により、例えば、図４１に示す第１候補画像が得られる。図４１は、第１候補画像の例を示す図である。ステップＳ３４２の処理においては、例えば、平滑化画像について、第１輝度閾値に基づき、高輝度の部分を白、中輝度部分および低輝度部分を黒として、第１候補画像を得る。第１候補画像は、図４１に示すように、主溝のエッジで切り離した孤立物の部分Ｇ２、Ｇ３およびＧ４を主溝底部として抽出した画像である。

また、第２候補画像抽出部３４３により、ステップＳ３４１の処理で得た平滑化画像について、第１輝度閾値よりも低い第２輝度閾値により２値化処理した第２候補画像を抽出する（ステップＳ３４３）。ステップＳ３４３の処理により、例えば、図４２に示す第２候補画像が得られる。図４２は、第２候補画像の例を示す図である。ステップＳ３４３の処理においては、例えば、平滑化画像について、第２輝度閾値に基づき、高輝度部分および中輝度部分を白、低輝度部分を黒として分離することにより、第２候補画像を得る。これにより、例えば、溝幅が比較的狭い主溝について、溝底部を抽出することができる。第２候補画像は、図４２に示すように、主溝のエッジとして抽出できなかった部分、すなわち、図４１中の部分Ｇ１を主溝底部として抽出した画像である。

さらに、重ね合わせ処理部３４４により、第１候補画像（図４１）に含まれかつ陸部などの接地ブロックを含まない孤立物の画像と、第２候補画像（図４２）とを重ね合わせて主溝底部画像を得る（ステップＳ３４４）。ステップＳ３４４の処理により、例えば、図２８に示す主溝底部画像を取得できる。ステップＳ３４４の処理では、両画像の同じ位置の画素について輝度を加算する。加算した輝度が上限である輝度「２５５」を超える場合は、輝度「２５５」に置換する。以上の処理により、重ね合わせ処理部３４４は、図２８に示す主溝底部画像を得る。

（第１候補画像抽出部の処理）
図４３および図４４は、第１候補画像抽出部３４２の処理を説明する図である。最初に、第１候補画像抽出部３４２は、接地面の撮影画像について、弱い平滑化処理として、上述したタイヤ周方向に平滑化する処理を行う。また、第１候補画像抽出部３４２は、接地面の撮影画像について、強い平滑化処理として、注目画素から半径１００画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を行う。第１候補画像抽出部３４２は、上記弱い平滑化処理によって得られた画像を基準画像とし、上記強い平滑化処理によって得られた画像を対比画像とする。対比画像の同一画素位置において、基準画像の輝度値が対比画像の輝度値に定数を加えた閾値を超える場合は黒画素、超えない場合は白画素に置き換えることによって、図４３に示す画像を得ることができる。なお、例えば、「３０」を上記の定数とする。

また、第１候補画像抽出部３４２は、上述したタイヤ周方向に平滑化する処理によって得られた画像について、輝度閾値「２２０」で大域的二値化処理を行うことにより、図４４に示す画像を得る。第１候補画像抽出部３４２は、図４４に示す画像から、図４３に示す画像を差し引く。すなわち、図４３および図４４の画像について、輝度値を同一画素位置ごとに減算処理する。ただし、減算後の値が「０」より低い場合は、「０」に置換する。第１候補画像抽出部３４２は、以上の処理を行うことにより、図４１に示す画像を得ることができる。

（第２候補画像抽出部の処理）
第２候補画像抽出部３４３は、局所的二値化処理により、第２候補画像を抽出する。第２候補画像抽出部３４３は、弱い平滑化処理として、例えば、上述したタイヤ周方向に平滑化する処理によって得られた画像について、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用し、基準画像を得ることができる。第２候補画像抽出部３４３は、強い平滑化処理として、例えば、上述したタイヤ周方向に平滑化する処理によって得られた画像について、注目画素から半径４０画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用し、対比画像を得ることができる。

第２候補画像抽出部３４３は、上記基準画像および上記対比画像の同一画素位置において、基準画像の輝度値が対比画像の輝度値に定数を加えた閾値を下回る場合は黒画素、下回らない場合は白画素に置き換える。このとき、例えば、「－４０」を上記の定数とする。第２候補画像抽出部３４３は、最後にノイズ除去のために、例えば、画像中の占有面積３０００画素以下の黒対象物を削除して第２候補画像とする。

（重ね合わせ処理部の処理）
図４５から図４７は、重ね合わせ処理部３４４の処理を説明する図である。最初に、重ね合わせ処理部３４４は、図４５に示すように、第１候補画像において、主溝の位置を指定する。図４５中の「×」が指定した主溝の位置である。図４５においては、部分Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４が指定される。

主溝の指定は、本装置のオペレータが表示部２２の画面を確認しながら入力部２１を手動で操作して指定してもよいし、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）などを用いて指定してもよい。また、図４５中の各部について、その部分を構成する画素の縦方向（垂直方向）の画素数に対する横方向（水平方向）の画素数との比が所定閾値を超える部分を主溝として指定してもよい。

次に、重ね合わせ処理部３４４は、主溝の位置が指定された画像について、図４６に示すように、輪郭を強調して表示する。図４６では、作図の都合から一点鎖線で輪郭を表示しているが、輪郭を赤色で表示するなど、輪郭を強調して表示することが好ましい。

さらに、重ね合わせ処理部３４４は、輪郭を強調して表示した部分について、陸部など接地ブロックを含まない場合に、主溝底部として抽出する。これにより、重ね合わせ処理部３４４は、図４７に示すように、部分Ｇ２、Ｇ３およびＧ４を含む画像を得る。図４７に示す画像は、図４５における部分Ｇ２、Ｇ３およびＧ４を抽出した画像である。図４５における部分Ｇ１は、陸部など接地ブロックを含む部分であるため、主溝底部として抽出されない。

ここで、接地ブロックを含む部分であるか否かは、例えば、その部分を構成する画像の縦方向（垂直方向）の画素数が所定の閾値を超えるか否かによって判定する。例えば、画素数「１５０」を閾値とし、輪郭を強調した部分を囲む矩形の画像の縦方向（垂直方向）の画素数が閾値「１５０」を超える場合に接地ブロックを含む部分であると判定し、主溝底部として抽出されない。最後に、重ね合わせ処理部３４４は、図４７に示す画像と、第２候補画像（図４２）とを重ね合わせることにより、主溝底部画像（図２８）を得る。

（刻印抽出部の処理）
ところで、タイヤ６０のトレッド面に刻印が設けられていることがある。刻印とは、識別線、アーティクル番号である。タイヤ６０のトレッド面に刻印がある場合、輝度が高く、接地画像に影響を与えて解析誤差が生じることがある。

タイヤ６０のトレッド面に刻印がある場合、面取り画像抽出部３４Ａ、接地特性算出部３５は、刻印を補正した画像について処理を行うことが好ましい。そのためには、刻印抽出部４０によって、刻印の画像を抽出し、その抽出した画像を用いて補正を行うことが好ましい。

図４８は、撮影画像（図２５）の高輝度部分を抽出した画像の例を示す図である。図４８に示すように、刻印抽出部４０が溝の面取り部分を高輝度部分として抽出する際に、刻印部分２０３が高輝度部分として抽出される。刻印抽出部４０は、撮影画像（図２５）について局所的二値化処理の後、ノイズ除去のために占有面積１００画素以下の黒画素集合体を除去し、刻印の位置を指定して刻印画像を抽出する。

刻印抽出部４０は、局所的二値化処理において、弱い平滑化処理として、例えば、撮影画像（図２５）に注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。刻印抽出部４０は、局所的二値化処理において、強い平滑化処理として、注目画素から半径４０画素以内にある領域を周辺画素として利用するメディアン処理を適用することができる。刻印抽出部４０は、局所的二値化処理において、基準画像の輝度値が対比画像の輝度値に定数を加えた閾値を超える場合は黒画素、超えない場合は白画素に置き換える。なお、例えば、「５０」を上記の定数とする。

図４９は、刻印抽出部４０によって抽出された刻印画像の例を示す図である。刻印抽出部４０による刻印の位置の指定は、本装置のオペレータが画面を確認しながら手動で指定してもよいし、ＡＩなどを用いて指定してもよい。刻印抽出部４０は、撮影画像について二値化処理した画像中に特定の文字が含まれている場合に、その部分を刻印と指定してもよい。

刻印抽出部４０は、撮影画像（図２５）について高輝度部分を抽出すると、例えば、図４８の画像から図４９の画像を差し引く減算処理を行う。より具体的には、図４８に示す画像と図４９に示す刻印画像との対応する各画素について、前者の画像を構成する画素の輝度から後者の画像を構成する画素の輝度を差し引く。このとき、刻印抽出部４０は、図４８に示す画像と図４９に示す刻印画像との間で、両画像の同じ位置の画素について輝度を減算する。減算後の値が「０」より低い場合は、「０」に置換する。刻印抽出部４０の処理により、図２６に示す面取り画像が得られる。図２６に示す面取り画像は、図４８に示す画像の刻印部分２０３が除去されている。したがって、面取り画像抽出部３４Ａは、刻印が除去された、面取り画像を抽出することができる。つまり、面取り画像抽出部３４Ａは、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分のうち、撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除いた部分を、面取り画像とする。

図５０は、撮影画像（図２５）について、所定閾値に基づき、高輝度の部分を白、中輝度部分および低輝度部分を黒とした、大まかな接地領域画像の例を示す図である。図５０に示すように、大まかな接地領域画像を作成する際に、刻印部分２０４が高輝度部分として抽出される。そこで、刻印抽出部４０は、図５０の画像と図４９の画像とを重ね合わせる加算処理を行う。より具体的には、図５０に示す画像と図４９に示す刻印画像との対応する各画素について、両者の画像を構成する画素の輝度を加算する。このとき、刻印抽出部４０は、図５０に示す画像と図４９に示す画像との間で、両画像の同じ位置の画素について輝度を加算する。加算した輝度が上限である輝度「２５５」を超える場合は、輝度「２５５」に置換する。刻印抽出部４０の処理により、図３０に示す大まかな接地領域画像が得られる。図３０に示す大まかな接地領域画像は、図５０に示す画像の刻印部分２０４が除去されている。したがって、接地特性算出部３５は、刻印が除去された、大まかな接地領域画像を得ることができる。つまり、接地特性算出部３５は、撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た画像のうち、撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除いた部分を、大まかな接地領域画像とする。

（タイヤ接地形状解析方法）
以上説明したタイヤ接地形状解析装置１は、図５１に示す以下のタイヤ接地形状解析方法を実現する。図５１は、上記タイヤ接地形状解析装置によって実現されるタイヤ接地形状解析方法を示すフロー図である。

図５１において、最初に、溝のエッジの輝度を高める光によって、解析対象である空気入りタイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する（ステップＳ４１）。次に、ステップＳ４１において取得された接地面画像を解析して接地特性を求める（ステップＳ４２）。このタイヤ接地形状解析方法を採用することにより、短い時間でタイヤの動的接地特性を精度良く解析することができる。

１ タイヤ接地形状解析装置
２ タイヤ試験機
３ 支持装置
４ リム
５ 駆動装置
６ モータ
７ モータ制御装置
１０ 撮影装置
１１ 透明板
１１Ｄ 下面
１１Ｕ 上面
１５ カメラ
１６ 照明用ランプ
１７ トリガー装置
２０ タイヤ接地面解析装置
２１ 入力部
２２ 表示部
３０ 処理装置
３１ 処理部
３２ 接地面画像取得部
３３ 接地特性解析部
３４ 溝抽出部
３４Ａ 面取り画像抽出部
３４Ｂ 溝底部抽出部
３４Ｃ 主溝底部抽出部
３４Ｄ 合成部
３５ 接地特性算出部
４０ 刻印抽出部
５０ 記憶部
６０ タイヤ
６１ 接地面
１６１～１６８ ランプ
１７１ 検出部
３４１ 平滑化処理部
３４２ 第１候補画像抽出部
３４３ 第２候補画像抽出部
３４４ 重ね合わせ処理部

Claims (9)

1. 解析対象であるタイヤの接地面に、タイヤトレッド部に設けられた溝のエッジの輝度を高める光を照射する照明部と、前記照明部から照射される光によって、前記タイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する接地面画像取得部と、前記接地面画像取得部によって取得された接地面画像を解析して接地特性を求める接地特性解析部とを含み、
   前記接地特性解析部は、
   前記撮影画像から溝画像を抽出する溝抽出部と、
   前記撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た大まかな接地領域の画像から前記溝画像を差し引く接地特性算出部とを含み、
   前記溝抽出部は、
   前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、溝の面取り部分を示す面取り画像として抽出する面取り画像抽出部と、
   前記撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する溝底部抽出部と、
   前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する主溝底部抽出部と、
   前記面取り画像と、前記溝底部画像と、前記主溝底部画像とを合成して前記溝画像を得る合成部と、
   を含む
   タイヤ接地形状解析装置。
2. 前記タイヤは、透明板の一主面に接触し、
   前記照明部は、
   前記タイヤの接地面を包囲するように、前記透明板の一主面側に設けられた一主面側ランプと、前記透明板の他主面側に設けられた他主面側ランプとを含み、
   前記他主面側ランプは、タイヤ幅方向の外側から内側に向けて、前記接地面に光を照射する幅方向ランプを含む
   請求項１に記載のタイヤ接地形状解析装置。
3. 前記タイヤの接地面を撮影するカメラをさらに含み、前記カメラは、前記タイヤの前記接地面の中心点の法線方向から前記タイヤの接地面を撮影する請求項２に記載のタイヤ接地形状解析装置。
4. 前記カメラは、
   前記タイヤの接地面の輪郭から、前記透明板の他主面側に対して垂直な方向に延ばした線によって囲まれる範囲に設けられる
   請求項３に記載のタイヤ接地形状解析装置。
5. 前記他主面側ランプは、タイヤ周方向の外側から内側に向けて、前記接地面に光を照射する周方向ランプを含む
   請求項２から請求項４のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
6. 前記接地特性算出部は、前記二値化処理によって得た画像のうち、前記撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除いた部分を、前記大まかな接地領域とする
   請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
7. 前記主溝底部抽出部は、
   前記撮影画像についてタイヤ周方向に平滑化処理する平滑化処理部と、前記平滑化処理部によって平滑化された平滑化画像について、所定の第１輝度閾値により２値化処理した第１候補画像を抽出する第１候補画像抽出部と、前記平滑化画像について、前記第１輝度閾値よりも低い第２輝度閾値により２値化処理した第２候補画像を抽出する第２候補画像抽出部と、前記第１候補画像に含まれかつ接地ブロックを含まない孤立物の画像と、前記第２候補画像とを重ね合わせて前記主溝底部画像を得る重ね合わせ処理部とを含む
   請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
8. 前記面取り画像抽出部は、
   前記撮影画像から、前記所定輝度より高い輝度を有する部分のうち、前記撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除いた部分を、前記面取り画像とする
   請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のタイヤ接地形状解析装置。
9. 解析対象であるタイヤの接地面に照射され、タイヤトレッド部に設けられた溝のエッジの輝度を高める光によって、前記タイヤの接地面を撮影した撮影画像を取得する接地面画像取得ステップと、前記接地面画像取得ステップによって取得された接地面画像を解析して接地特性を求める接地特性解析ステップとを含み、
   前記接地特性解析ステップは、
   前記撮影画像から溝画像を抽出する溝抽出処理と、
   前記撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た大まかな接地領域の画像から前記溝画像を差し引く接地特性算出処理とを含み、
   前記溝抽出処理は、
   前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、溝の面取り部分を示す面取り画像として抽出する面取り画像抽出処理と、
   前記撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する溝底部抽出処理と、
   前記撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する主溝底部抽出処理と、
   前記面取り画像と、前記溝底部画像と、前記主溝底部画像とを合成して前記溝画像を得る合成処理と、
   を含む
   タイヤ接地形状解析方法。

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