(57)【要約】【課題】タイヤ表面をカメラにより撮像する外観検査において、検査装置の装置構成を増やすことなく、撮像された検査画像の輝度落ちとして検出された画素を効率良く補間してタイヤの外観検査を行うことができるタイヤの検査方法及び検査装置を提供する。【解決手段】タイヤ表面を撮像して得られた検査画像を画像処理してタイヤ表面のキズの有無を判定するタイヤの検査方法であって、検査画像を構成する画素の輝度落ちを隣接する画素の輝度の変化量が閾値以上のときに輝度落ちとして検出する検出処理ステップと、輝度落ち画素を包囲する少なくとも外側２画素分の輝度の平均値を求めて輝度落ち画素に仮補間したのちに、インペインティング処理により輝度落ち画素の輝度を補間処理する補間処理ステップとを含むようにし、輝度落ち画素と輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の標準偏差値の変化量が閾値以内になったときに補間を終了するようにした。【選択図】図６
2011127930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ表面を撮像して得られた検査画像を画像処理してタイヤ表面のキズの有無を判定するタイヤの検査方法であって、
前記検査画像を構成する画素のうち輝度落ち画素を検出する検出処理ステップと、
前記輝度落ち画素をインペインティング処理して輝度を補間する補間処理ステップとを含むことを特徴とするタイヤの検査方法。
【請求項２】
前記検出処理ステップは、各画素のうち隣接する画素の輝度の変化量を検出し、前記変化量があらかじめ設定した閾値以上のときに前記輝度落ち画素として検出することを特徴とする請求項１に記載のタイヤの検査方法。
【請求項３】
前記補間処理ステップは、前記輝度落ち画素を包囲する画素の輝度のうち上下左右に隣接する画素の輝度に基づいて輝度を補間することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤの検査方法。
【請求項４】
前記補間処理ステップは、前記輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を求め、輝度落ち画素に前記平均値の輝度で仮補間する初期値設定ステップを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のタイヤの検査方法。
【請求項５】
前記補間処理ステップは、前記輝度落ち画素と、前記輝度落ち画素を包囲する画素の標準偏差値の変化の範囲が閾値以内になったときに処理を終了することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載のタイヤの検査方法。
【請求項６】
前記輝度落ち画素を包囲する画素には、前記輝度落ち画素よりも少なくとも外側２画素分を用いることを特徴とする請求項３乃至請求項５いずれかに記載のタイヤの検査方法。
【請求項７】
タイヤ表面を撮像して得られた検査画像を画像処理してタイヤ表面のキズの有無を判定するタイヤの検査装置であって、
前記検査画像を構成する画素のうち輝度落ち画素を検出する検出処理手段と、
前記輝度落ち画素をインペインティング処理により輝度を補間する補間処理手段とを備えることを特徴とするタイヤの検査装置。
【請求項８】
前記補間処理手段は、前記輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を求め、前記輝度落ち画素に前記平均値の輝度を仮補間する初期値設定手段を備えることを特徴とする請求項７に記載のタイヤの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの外観検査において撮像して得られた画像を構成する各画素の輝度落ちした画素を自動的に補間して検査画像を取得するタイヤの検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤの外観検査をするときに、タイヤ表面にスリット光を照射して、その反射光をカメラで撮像し、得られた検査画像からタイヤの形状や表面の凹凸状態を検出してタイヤの外観検査が行われる。
具体的には、タイヤの外観検査を行う検査装置は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤ表面５に半導体レーザからなるスリット光１１ｐを照射する投光手段としての投光器１１と、スリット光１１ｐの照射部１１Ａを撮像する撮像手段としてのエリアカメラ１２と、撮像された検査画像を平面状の２次元画像に変換処理するコンピュータ等からなる画像処理装置１４により構成されている。投光器１１の照射するスリット光１１ｐは、例えば、タイヤ表面５に対して垂直に照射され、この照射部１１Ａをエリアカメラ１２で傾斜方向θから撮像するようにしている。
これにより、タイヤ表面５に照射されるスリット光１１ｐの拡散反射光１１ｑをエリアカメラ１２で撮像することで、全反射光を撮像しないようにして撮像におけるハレーションを抑制している。
しかしこのような撮像方法では、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、タイヤ表面５に凸部６や凹部７がある場合には、エリアカメラ１２の撮像範囲に照射部１１Ａが、範囲Ｌにおいて凸部６や凹部７の死角となってしまうため、タイヤ表面５の検査画像に検査画像の輝度が欠落した輝度落ち画像として撮像されてしまい、画像処理装置１４では、輝度落ちした部分をタイヤにキズ有りとして判定し、良品タイヤを不良タイヤとして判定する場合があった。
【０００３】
これを抑制するために、特許文献１では、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤ表面５に垂直に照射される照射部１１Ａを中心として照射部１１Ａが上記凸部６や凹部７により死角とならないように２台のエリアカメラ１２Ａ，１２Ｂを左右に傾斜方向θでそれぞれ配置して撮像することで死角をなくし、２台のエリアカメラにより撮像された画像を画像合成手段１３で合成したのちに、画像処理装置１４で外観検査における異常の有無を判定するようにしている。
上記構成の検査方法によれば、タイヤ表面５に凸部６や凹部があっても少なくとも一方のエリアカメラにより照射部１１Ａの撮像が行われるので、撮像した検査画像の検査画像に輝度が欠落することなく検査画像を取得して、タイヤ表面５の検査を行うことができる。
【０００４】
また、非特許文献１に示すように、上記のように撮像した検査画像に死角により輝度が欠落した部分をインペインティング法と呼ばれる画像処理の技法により補間する方法がある。
インペインティングとは、もともと経年劣化によって生じた絵画等の美術品の傷やひび割れを修復するための技術を指すが、画像処理においては、ディジタル画像の欠落部分を周囲の画素の情報からそれとはわからないように復元する技術として近年注目されている。本検査方法において、インペインティング法は、死角部分として撮像された輝度落ちした画素を、これらに隣接する輝度落ちしていない画素から繰り返し処理によって徐々に輝度値を伝播させて補間する画像復元方法である。
これによれば、特許文献１に示すように装置構成を増やすことなく、画像処理装置の内部における画像処理の一貫として輝度落ちした画素を補間し、検査画像を取得して、タイヤの外観検査を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、撮像するタイヤ表面５における死角をなくすことはできるが、エリアカメラの追加等による装置構成が増えることで、検査できるタイヤの大きさや検査装置が適用できる検査個所の自由度が少なくなってしまう。また、画像合成手段１３により２台のエリアカメラによる画像を正確に合成する必要があり、処理時間がかかるため、簡便な構成で上記撮像方法における死角の問題を解決する方法が必要とされている。
また、インペインティング法により検査画像の輝度欠落部分を補間する場合には、処理時間に対する制約が緩やかである場合が多い。このため、死角部分全体を補間したときに、例えば、補間した画素の平均値の変化量がある一定値以下となり、かつ、モニタに表示された補間した画像を目視によって判定するような場合は、画像の補間における客観的な終了判定基準が明らかでなく、タイヤの検査に適用した場合には、検査にかかる生産性に問題を生じさせるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４８０１０号公報
【特許文献２】特表２００８−５４１９０４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔｏｎｙ  Ｆ．Ｃｈａｎ等  ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＩＭＡＧＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ，ＶＯＬ．１０，ＮＯ．２，ｐ２３１−ｐ２４１，ＦＥＢＲＵＡＲＹ  ２００１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、タイヤ表面をカメラにより撮像する外観検査において、検査装置の装置構成を増やすことなく、撮像された検査画像の輝度が欠落した部分を効率良く補間してタイヤの外観検査を行うことができるタイヤの検査方法及びその装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態として、タイヤ表面を撮像して得られた検査画像を画像処理してタイヤ表面のキズの有無を判定するタイヤの検査方法であって、検査画像を構成する画素のうち輝度落ちした輝度落ち画素を検出する検出処理ステップと、輝度落ち画素をインペインティング処理して輝度を補間する補間処理ステップとを含むようにした。
本発明によれば、タイヤ表面を撮像するときにタイヤ表面の凹部や凸部により死角となるため、タイヤ表面を撮像した検査画像において輝度落ちした部分を構成する輝度落ち画素を画像処理装置により自動検出し、この自動検出された画素をインペインティング処理により自動的に補間できるので、タイヤ表面を撮像する装置の装置構成を増やすことなく検査画像を得て、タイヤの良否を自動的に判定することができる。
【００１０】
本発明の第２の形態として、検出処理ステップは、各画素のうち隣接する画素の輝度の変化量を検出し、変化量があらかじめ設定した閾値以上のときに輝度落ち画素として検出するようにした。
本発明によれば、撮像された検査画像を構成する画素の４方又は８方に隣接する画素同士の輝度の変化量を比べることで変化量が閾値以上のときに、画素が輝度落ちしていることが検出されるので、検査画像から容易に輝度落ちした画素を検出することができる。
【００１１】
本発明の第３の形態として、補間処理ステップは、輝度落ち画素の上下左右に隣接する画素の輝度に基づいて輝度を補間するようにした。
本発明によれば、輝度落ち画素の上下左右の４方に隣接する画素の輝度に基づいて補間することで、輝度落ち画素を中心とした８方向の輝度に基づいて補間したときよりも高速で補間できるので、検査効率が向上する。
【００１２】
本発明の第４の形態として、補間処理ステップは、輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を求め、輝度落ち画素に平均値の輝度で仮補間する初期値設定ステップを含むようにした。
本発明によれば、インペインティング処理で輝度落ち画素の輝度を計算するときに、輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を輝度落ち画素に仮に与えてから、補間すべき輝度を計算することで、計算の過程における輝度の変化が単調増加した後に平衡状態となるように輝度が計算されるので、平衡状態が所定回数繰り返されたときに補間処理を終了させるように判定させることができる。
【００１３】
本発明の第５の形態として、補間処理ステップは、輝度落ち画素と、輝度落ち画素を包囲する画素の標準偏差値の変化の範囲が閾値以内になったときに処理が終了するようにした。
本発明によれば、インペインティング処理により逐次計算されて更新される輝度落ち画素の輝度と輝度落ち画素を包囲する画素の標準偏差値の変化する範囲が設定された閾値以内のときに補間が終了されるので、自動で補間終了の判定をさせることができる。
【００１４】
本発明の第６の形態として、輝度落ち画素を包囲する画素には、輝度落ち画素よりも少なくとも外側２画素分を用いるようにした。
本発明によれば、輝度落ち画素を補間するときに、輝度落ち画素を包囲する画素の外側２画素の輝度まで用いることで、輝度落ち画素の輝度を計算するときにより正確な計算を行うことができ、補間された画素とこの画素を包囲する画素との輝度の変化が滑らかに得られる。
【００１５】
本発明の第７の形態として、タイヤ表面を撮像して得られた検査画像を画像処理してタイヤ表面のキズの有無を判定するタイヤの検査装置であって、検査画像を構成する画素のうち輝度落ち画素を検出する検出処理手段と、輝度落ち画素をインペインティング処理により輝度を補間する補間処理手段とを備える構成とした。
本発明によれば、タイヤ表面を撮像するときにタイヤ表面の凹部や凸部により死角となるため、タイヤ表面を撮像した検査画像において輝度落ちした部分を構成する輝度落ち画素を画像処理装置により自動検出し、この自動検出された画素をインペインティング処理により自動的に補間できるので、タイヤ表面を撮像する装置の装置構成を増やすことなく検査画像を得て、タイヤの良否を自動的に判定することができる。
【００１６】
本発明の第８の形態として、補間処理手段は、輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を求め、輝度落ち画素に平均値の輝度を仮補間する初期値設定手段を備える構成とした。
本発明によれば、インペインティング処理で輝度落ち画素の輝度を計算するときに、輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を輝度落ち画素に仮に与えて、補間すべき輝度を計算することで、計算の過程における輝度の変化が単調増加した後に平衡状態となるように輝度が計算されるので、平衡状態が所定回数繰り返されたときに補間処理を終了させるように判定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るタイヤの検査装置の概略図。
【図２】本発明に係るタイヤ側面の撮像画像の部分拡大図。
【図３】本発明に係る輝度落ちした画素を検出する概念図及び部分拡大図。
【図４】本発明に係るＴＶインペインティング法における係数を求める画素の関係図。
【図５】本発明に係る輝度落ちした画素を包囲する画素の平均値を求める概念図。
【図６】本発明に係る画像処理装置における処理を示すフローチャート。
【図７】本発明に係る効果を検証するためのサンプル例示図。
【図８】本発明に係る輝度落ちした画素の標準偏差値と繰り返し計算回数を示す図。
【図９】本発明に係る輝度落ちした画素の標準偏差値と繰り返し計算回数を示す図。
【図１０】本発明に係るサンプル７の拡大図。
【図１１】従来のタイヤの検査装置の撮像の概念図。
【図１２】従来のタイヤの検査装置の撮像の概念図。
【００１８】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態
図１は、本発明に係るタイヤの検査装置を示す概略図である。同図において、４０は被検査体の成型後のタイヤ４を載置してタイヤ４を回転させる検査台であり、検査手段としてのタイヤ表面５のタイヤ側面５ａに対して略直角をなすようにライン状の光を照射する照射手段としての投光器１１と、上記ライン状の光が照射されたタイヤ側面５ａの照射部１１Ａを投光器１１に対して所定の角度θを保って撮像する撮像手段としてのエリアカメラ１２と、このエリアカメラ１２が撮像した検査画像を処理するコンピュータ等からなる画像処理装置１４と、この画像処理装置１４に接続される表示手段としてのモニタと入力手段としてのキーボードやマウスによって構成される。
【００２０】
検査台４０は台座部４１と、台座部４１上面に設けられ、タイヤ４が横置きに載置される回転テーブル４２と、回転テーブル４２を駆動する回転モータ４３とにより構成される。検査台４０には、検査手段の投光器１１とエリアカメラ１２を保持する支柱４４，４４が上側に延長するように台座部４１の両側面に取り付けられ、この両支柱４４，４４の上側端部を接続するように渡部材４５が設けられて、回転テーブル４２を跨ぐように投光器１１とエリアカメラ１２の固定部材が門形に形成される。投光器１１とエリアカメラ１２は、上記渡部材４５に取り付けられて回転テーブル４２によりタイヤ４の周方向に回転するタイヤ４のタイヤ側面５ａを走査して撮像する。走査方向はタイヤ回転方向Ｒとは反対方向である。
【００２１】
投光器１１は、検査するタイヤ側面５ａに対して略垂直になるようにライン状の光（以下スリット光と示す）１１ｐを連続的に照射し、エリアカメラ１２で垂直に照射されるスリット光１１ｐに対して傾斜方向θから照射部を撮像することで、タイヤ周方向に一定の幅を持つ帯状のスリット幅のタイヤ側面５ａの画像が取得される。
これにより、タイヤ側面５ａで反射するスリット光の直接反射光をエリアカメラに入射させることなく、タイヤ側面５ａの照射部１１Ａの拡散反射光１１ｑを撮像することで、撮像される検査画像にハレーションが生じないようにして検査面のタイヤ側面５ａが撮像される。
なお、検査されるタイヤは、ホイールリム等に組み付けられていない成型後のタイヤを回転テーブルに載置し、撮像するとして説明したが、これに限らず、タイヤ４を図外のホイールリム等に装着し、実際にタイヤに内圧をかけてタイヤ表面を検査するようにしても良い。また、上記検査台は上記構成に限らず、タイヤをエリアカメラと投光器に対して相対的に移動させるものであれば良い。
【００２２】
タイヤ周方向に一定の幅を持つタイヤ側面５ａの帯状の画像は、エリアカメラ１２と接続する画像処理装置１４に検査画像として逐次出力され、回転テーブル４２の回転とともに異なる部位が連続的に走査して撮像され、この連続的に撮像された画像が画像処理装置１４で一つの連続するタイヤ側面５ａの検査画像として処理される。
画像処理装置１４は、スリット幅で撮像されるタイヤ周方向に一定の幅を持つタイヤ側面５ａの帯状の検査画像を結合する結合処理手段１０１と、結合された検査画像から撮像における異常の有無を検出する検出処理手段１０２と、検出処理手段１０２により異常が検出された検査画像画素を後述のＴＶインペインティング法によりインペインティング処理して輝度を補間する補間処理手段１０３と、補間処理されたタイヤ側面５ａの検査画像から実際にタイヤの傷等の不良個所を検査する検査処理手段１０４とにより構成される。
この画像処理装置１４を構成する結合処理手段１０１、検出処理手段１０２、補間処理手段１０３、検査処理手段１０４は、それぞれプログラミングされたソフトウェアにより実施される。
【００２３】
結合処理手段１０１では、湾曲するタイヤ側面５ａをエリアカメラ１２が撮像する毎に取得されるスリット幅のタイヤ側面５ａの検査画像を一つのタイヤ側面５ａを表すリング状の画像として連続するように各撮像画像のずれ等を補正して結合するとともに、結合されたリング状の検査画像から長方形状の検査画像に変換する。この長方形状の検査画像が後述の検出処理手段１０２と補間処理手段１０３により処理される。
【００２４】
検出処理手段１０２では、結合処理手段１０１により結合して得られたタイヤ側面５ａの長方形状の検査画像から、検査画像を構成する画素の各画素における隣接する画素同士の輝度の変化に基づいて輝度落ち画素を検出，特定する。
図２，図１１（ａ）に示すように、エリアカメラ１２は照射部１１Ａを撮像するときに、照射部１１Ａに対してエリアカメラ１２が傾斜方向θに位置し、タイヤ回転方向Ｒに移動するタイヤ側面５ａに対してエリアカメラ１２が撮像方向Ｆで撮像する。輝度落ちとは、照射部１１Ａよりも手前にスピューと呼ばれるタイヤ外周面に見られるヒゲ状の凸部６が照射部１１Ａよりもエリアカメラ１２側に位置するとともに撮像する視野内に位置していると、図２に示すように、タイヤ側面５ａの撮像された検査画像は、凸部６が輝度（色情報）を持たない黒い影のように撮像され、この凸部６を包囲する画像の輝度と不連続になることである。
なお、スピューとは、複数の金型によりタイヤ外周面を包囲して成型するときに、金型に設けられた空気抜きの穴にゴムが入り込んでタイヤ外周面にヒゲ状に形成される、例えば図１１（ａ）に示す凸部６である。
上記のように撮像された凸部６を示す影（輝度落ち）の画像を構成する画素の輝度は、０となり影を示す画素を包囲する画素の輝度とは明らかに異なる。なお、輝度は色情報を示す物理量であり、本例においては、グレースケールの２５６階調で各画素の輝度が０〜２５５の数値により色情報として扱われる。
すなわち、検出処理手段１０２では、輝度落ちした画素を包囲する画素との輝度の変化量、つまり輝度の勾配を求め、その値が閾値以上又は以下のときに輝度落ちありとの判定を行って撮像画像における輝度落ち画素として検出する。
図３（ａ）に示すように、例えば、画像が画素数８×８からなる場合、画像の左上から右方向に走査し、左上から右下まで撮像した検査画像全体の各画素を走査して、画素一つ一つについて、その画素を包囲する画素との輝度の変化量（勾配）を求めて、全画素の色情報としての輝度の変化を調べて輝度落ち画素を検出する。
具体的には、図３（ａ）に示す、８×８の画素から成る画像において、縦方向にｉ（ｉ＝１〜８），横方向にｊ（ｊ＝１〜８）として画素の位置をＧ（ｉ，ｊ）のように表すと、走査により輝度落ち画素２３は、図３（ｂ）の拡大図に示すように、図中の黒丸で示すＧ（２，３）における画素２２周りの８方向に隣接する図中の白丸で示す画素との輝度の勾配が調べられることでＧ（４，３）における画素が輝度落ち画素２３として検出される。
同様にＧ（４，２）における画素２２に隣接する画素の輝度の勾配が調べられてＧ（４，４）において輝度落ち画素２３が検出される。これを繰り返すことで図３（ａ），（ｂ）の斜線で示す輝度落ち画素２３の領域が検出される。
なお、この輝度落ち画素２３の検出の走査に伴って、図３（ａ），（ｂ）中の×で示すように、検査画像には輝度落ち画素を包囲する検査画像の画素２２には、輝度落ち画素２３との境界であることを示す、例えば、フラグが付けられて検査画像が処理される。
【００２５】
補間処理手段１０３では、検出処理手段１０２で検出された輝度落ち画素２３を、この輝度落ち画素２３を包囲する画素の輝度に基づいて自動的に補間処理を行う。補間処理には、ＴＶインペインティング法と呼ばれる画像処理手法により行われる。
本例に用いたＴＶインペインティング法については、非特許文献１等の論文などに記載されている。
本発明の検査装置ではＴＶインペインティング法を用いて検査画像のインペインティング処理により輝度の補間処理を行う。
ＴＶインペインティング法は、以下の式１を最小化することにより検査画像の補間処理を行う。
【数１】
2011127930.tif 000003
上記式１は、輝度落ちした画素と輝度落ちした画素を包囲する画素が持つ輝度のエネルギーを計算する式で、閾値のＪを最小化する輝度ｕは、次の式２に示すオイラー−ラグランジェ方程式を満たす必要がある。
【数２】
2011127930.tif 000004
さらに、式２の解を求めるにあたって、以下の式３に示す時間発展方程式を考え、その定常状態として輝度ｕを決定する。
【数３】
2011127930.tif 000005
なお、式１，式２，式３において各変数は以下に示す意味を持つ。
ｕ：最適解としての修復画像、つまり補完すべき画素の最適輝度を示す値。
λ：バランス係数。
Ω：目標とする画素を中心とした隣接する画素を含む画像領域、又は、輝度落ちした領域全体を示す画像領域。
ｕ0：劣化画像つまり補完すべき画素の初期の輝度を示す値（初期値）。
|∇ｕ｜：エッジの傾き、すなわち、修復する画素を中心とした隣接する画素との勾配。
上記式１において、右辺第１項目は、画像を補間するときに不自然な画像を排除するための項であり、右辺第２項目は、最適解が元の劣化画像から逸脱し過ぎないようにするために制約を与える項である。
また、上記式を解いて補間すべき輝度を求めるにあたり、初期条件及び境界条件が必要となる。
初期条件は、一般的に元の画像の輝度を示す値が輝度落ち画素に挿入されるか、若しくは、タイヤ表面を撮像した場合には黒を示す値の０又は白を示す値の２５５が挿入されるが、本例では、輝度落ち画素２３を包囲する外側２画素の輝度の平均値を輝度落ち画素２３に初期値として仮補間する。
ここで、輝度落ち画素２３を包囲する外側２画素とは、図５に示すように、輝度落ち画素２３（図中斜線で示す）を包囲する画素２２（図中×で示す）と、画素２２をさらに包囲する画素２１（図中クロスハッチで示す）を示す。つまり、輝度落ち画素２３を中心として上下左右と斜め方向の８方向において包囲する外側の２画素、画素２１及び画素２２が、輝度落ちした画素に仮補間される輝度の平均値を求めるにあたり用いられる。
このように、ＴＶインペインティング法により、輝度落ち画素に最適な輝度を計算するときに、輝度落ち画素において、図９に示すように、計算により補間される輝度の標準偏差値σが、単調増加した後に平衡状態とすることができる。
また、境界条件には、輝度落ち画素を包囲する画素の輝度が与えられる。
【００２６】
ＴＶインペインティング法では、上記式３を数値的に解くために、これを以下の式４〜式７に示す離散式に変形する。離散化された式４は、輝度落ちした領域に仮補間された輝度ｕをディジタルフィルターによって輝度ｖに更新する式と考えることができる。式４を繰り返し適用することにより、補間される輝度を最適な値に近づけることができる。
【数４】
2011127930.tif 000006
2011127930.tif 000007
【数５】
2011127930.tif 000008
【数６】
2011127930.tif 000009
【数７】
2011127930.tif 000010
上記各係数は、図４に示すような位置関係に基づいて計算される。なお、α，β，γ，δ，τは画素の位置を示す。
2011127930.tif 000011
上記式５〜式７により式４の係数を計算した後に、すべての画素についての輝度ｖαを求め、輝度落ちとして検出された全ての画素に挿入される輝度ｖαの標準偏差値σが平衡状態となり、この平衡状態が所定回数、例えば、５回以上繰り返されたときに計算を終了させて、このときに計算された輝度ｖαを輝度落ちした全ての画素に補間することで検査画像が得られる。
【００２７】
上記式３を離散式に変形した式４〜式７をプログラムすることにより、検出処理手段１０２から出力された輝度落ち画素に最適な輝度を挿入することができる。
なお、ＴＶインペインティング法において、補間すべき解を提供する方程式がエネルギー最小の原理に基づいて解かれることを考えると、例えば、有限体積法等により積分型の離散方程式を構成し、かつ、求める解がビット表記された輝度を表していることから、繰り返し計算前に解をビットシフトさせて整数型にして、共役勾配法により繰り返し計算を行うことで解を得るようにしても良く、上記式３の微分方程式から補間する画素を計算する方法については適宜決めれば良い。
【００２８】
検査処理手段１０４では、補間処理手段１０３により補間されたタイヤ側面５ａの検査画像に基づいて、検査画像を構成する各画素の互いに隣接する輝度の変化量が所定の閾値の範囲外のときには凹部や凸部等のキズありと判定し、閾値の範囲内のときには異常なしと判定して製品として成型されたタイヤの良否が判定される。
【００２９】
すなわち、画像処理装置１４では、図６に示すフローチャートのように撮像した検査画像が処理される。
エリアカメラ１２によりタイヤ側面５ａの１周分が撮像された検査画像は結合処理手段１０１により撮像画像が検査画像として結合されるとともに、長方形状の検査画像に変換される（Ｓ１）。
次に、検出処理ステップでは、結合された検査画像から輝度落ち画素が検出処理手段１０２により検出される（Ｓ２）。
次に、補間処理ステップでは、検出された輝度落ち画素は補間処理手段１０３で次のように処理される。
まず、初期値設定ステップにより、検出された輝度落ち画素に輝度落ち画素を包囲する外側２画素の輝度の平均値で仮補間する（Ｓ３）。
次に、インペインティング法の上記式３に基づいて補間すべき輝度ｕを計算する（Ｓ４）。
次に、ＴＶフィルターである式４より輝度ｕをフィルター処理して輝度ｖとして計算する（Ｓ５）。
次に、輝度ｖで補間した輝度落ちした画素全体の標準偏差値σを計算する（Ｓ６）。
次に、輝度落ちした画素全体の標準偏差値σが、前回計算した標準偏差値σと比べてその差が閾値以下、例えば、０．０１以下であれば、ｙｅｓのＳ８に進み、ｎｏであればＳ１２に進む（Ｓ７）。
次に、Ｓ７においてｙｅｓの場合には、補間した輝度ｖの平均値の変化量が閾値以下、例えば、０．０１以下であれば、ｙｅｓのＳ９に進み、ｎｏであればＳ１２に進む（Ｓ８）。
次に、Ｓ８においてｙｅｓの場合には、Ｓ７とＳ８が共にｙｅｓの回数が連続して、例えば５回以上のときには、ｙｅｓのＳ１０に進み補間が終了し、ｎｏであればＳ１２に進む（Ｓ９）。
上記Ｓ７〜Ｓ９において、ｎｏのときには、Ｓ５で計算された輝度ｖをＳ４における輝度ｕとして更新する（Ｓ１２）。
つまり上記Ｓ７〜Ｓ９における判定がすべてｙｅｓとして満たされるまで、Ｓ４からＳ９のループがＳ１２を経由して行われることで繰り返し計算が行われる。
Ｓ１０により補間が終了した検査画像は、検査処理手段１０４により、補間後の検査画像から隣接する輝度の変化を所定の閾値に基づいて計算し、タイヤ側面のキズ等不良個所の有無が判定されて終了する（Ｓ１１）。
【００３０】
上記構成のタイヤの検査装置によれば、タイヤ表面５は次のように検査される。
まず、検査台４０の回転テーブル４２上に被検査体のタイヤ４を横向きに載置し、検査するタイヤ側面５ａに対して垂直にスリット光１１ｐが照射されるように投光器１１の位置や角度を調整し、このスリット光１１ｐに対して所定の傾斜角度θから照射部１１Ａの拡散反射光１１ｑを撮像するようにエリアカメラ１２の調整を行う。
タイヤ４に対するエリアカメラ１２と投光器１１の調整が終了すると、回転テーブル４２を駆動させてタイヤ４を回転させ、投光器１１からスリット光１１ｐをタイヤ表面５としてのタイヤ側面に連続的に照射しつつ、このタイヤ表面５の照射部１１Ａをエリアカメラ１２により撮像する。
エリアカメラ１２により撮像されたタイヤ表面５の検査画像は、逐次、画像処理装置１４に出力され、スリット光１１ｐのスリット幅で撮像された検査画像が画像処理装置１４内の結合処理手段１０１で結合され、タイヤ表面１周分の撮像が終了すると、結合処理手段１０１では撮像した画像を２次元の平面状に処理して、タイヤ表面１周分の検査画像としてモニタ上に撮像画像を表示させる。
次に検出処理手段１０２では、結合処理された画像から輝度落ちした輝度落ち画素がないかを調べ、輝度落ち画素２３とその画素を包囲する境界の画素２２にフラグを付けて、その情報を補間処理手段１０３に出力する。
補間処理手段１０３では、輝度落ちした画像を構成する画素、一つ一つについて各画素と、上下左右（斜め方向は含まない）に隣接する画素との輝度に基づいてＴＶインペインティング法により輝度落ちした画素の各画素に最適な輝度を計算するインペインティング処理を行い、輝度落ちした画素に輝度を補間して、撮像したタイヤ表面５の検査画像として検査処理手段１０４に出力する。
検査処理手段１０４では、上記検査画像において凹部や凸部からなるキズを構成する画素の輝度が所定の閾値の範囲外のときに成型不良有りと判定し、閾値の範囲内のときには成型不良無しとして、製品としてのタイヤ４の良否を判定する。
【００３１】
本発明の効果を調べるために、図７に示すような、異なる大きさのスピューを想定した凸部６（図中の白色部分）をサンプル１〜サンプル８として画像内に配置し、このサンプル１〜サンプル８が分断する図中では白丸で表現するあらかじめ設定された円径のキズに対して凸部６が補間処理手段１０３でどのように補間されるのかを調べ、その結果を図８，図９に示す。
図中において、白丸はあらかじめ設定された円径のキズを示し、凸部６は撮像により輝度落ちした領域を示している。
図８は、補間処理するときに初期条件として輝度落ちした画素に０の輝度すなわち２階調の場合には黒で仮に補間した後に、ＴＶインペインティング法により輝度落ち画素を補間するようにしたときの、計算の繰り返し回数に対する輝度落ち画素の標準偏差値σの収束について調べた結果である。
また、図９は、補間処理するときに初期条件として輝度落ちした画素に、輝度落ち画素を包囲する輝度落ちしていない画素の２画素分外側の輝度までの平均値で仮に補間した後に、ＴＶインペインティング法により輝度落ち画素を補間するようにしたときの、計算の繰り返し回数に対する輝度落ち画素の標準偏差値σの収束について調べた結果である。
【００３２】
輝度落ち画素に輝度０の値を最初に補間してインペインティング処理により補間する輝度を計算すると、例えば、サンプル７のみを抽出した図１０に示すように、標準偏差値σは計算回数３５回まで増加を続け、標準偏差値σが約４５で高いピークとなり、その後計算回数１００回まで減少を続け、標準偏差値σが約１２で低いピークとなり、その後計算回数約４００回の標準偏差値σが約１８まで増加を続け、それ以降は標準偏差値σが約１８のまま平衡状態となり、円形のキズがはっきりと表れ、凸部６が補間されている。このように、補間する輝度の標準偏差値σが上下にオーバーシュートする傾向は、サンプル１〜サンプル８までに共通している。
一方、輝度落ち画素に、輝度落ち画素を包囲する輝度落ちしていない画素の外側２画素分までの輝度の平均値で仮に補間した後に、ＴＶインペインティング法で補間する輝度を計算すると、図９に示すように、サンプル１〜８すべての標準偏差値σが単調に増加した後にそれぞれ、サンプル１〜８の大きさに見合った標準偏差値σで平衡状態となっている。
【００３３】
ところで、図８と図９からわかるように、輝度落ち画素に０を仮に補間した場合と、輝度落ち画素を包囲する画素の輝度の平均値を用いた場合でも、標準偏差値σが平衡状態となる計算回数が同じである。
輝度落ち画素の輝度を自動的に判定させて補間するためには、輝度の標準偏差値σが平衡状態となるまでに幾つかのピークがあった場合、標準偏差値σが安定したとの条件を判定することが難しくなる。平衡状態との判定は、繰り返し計算における標準偏差値σの変化量が所定の範囲内で所定回数繰り返されたときに終了させるため、場合によっては、図８に示す２つのピークのいずれかで誤判定してしまうおそれがある。また、誤判定を防ぐために、判定における繰り返し回数を多くする方法も考えられるが、検査効率を考慮すると良い方法ではない。
一方、本発明の方法のように、輝度落ち画素を包囲する輝度落ちしていない画素の２画素分外側の輝度までの平均値で仮に補間することで、図９に示すように、サンプル１〜８のすべてにおいて、標準偏差値σの変化がオーバーシュートすることなく、単調増加した後に平衡状態となる。これにより、判定の基準とする繰り返し回数を多くすることなく補間を終了させることができるので、効率良くタイヤを検査することができる。
【００３４】
以上説明したように、本発明のタイヤの検査装置によれば、検査装置の物理的な構成を増やすことなく、タイヤの外観検査を行うことができるようになり、撮像した検査画像の輝度落ち部分を補間することで、従来のようなタイヤの自動良否判定において、良品を不良として出力したり、不良品を良品として判定することがなくなる。また、タイヤの良否の判定において、不明なものは検査員の目視により判定する場合もあったが、本発明の方法によれば、数値的に自動でキズとしての凸部やキズでない凸部とが自動的に判別されて処理されるので、検査効率が向上するとともに検査の信頼性が向上する。
なお、上記実施形態において、本発明のタイヤの検査装置によりタイヤ側面を検査するとして説明したがこれに限らず、図１における投光器１１とエリアカメラ１２を上記例と異なる方法で固定して、所望のタイヤ表面を撮像できるように構成することで、タイヤ側面以外の部位、例えば、トレッド部等のタイヤ外周面やタイヤ内周面の外観検査に適用しても、本例のように、検査画像において死角となって撮像されなかった部位を構成する画素から輝度落ち画素を自動的に検出して、正しく補間されるので、タイヤの外観検査を効率良く行うことができる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
４  タイヤ、５  タイヤ表面、１１  投光器、１１Ａ  照射部、
１１ｐ  スリット光、１１ｑ  拡散反射光、１２  エリアカメラ、
１４  画像処理装置、４０  検査台、４２  回転テーブル、１０１  結合処理手段、
１０２  検出処理手段、１０３  補間処理手段、１０４  検査処理手段。
【図１】
2011127930.tif 000012
【図２】
2011127930.tif 000013
【図３】
2011127930.tif 000014
【図４】
2011127930.tif 000015
【図５】
2011127930.tif 000016
【図６】
2011127930.tif 000017
【図７】
2011127930.tif 000018
【図８】
2011127930.tif 000019
【図９】
2011127930.tif 000020
【図１１】
2011127930.tif 000021
【図１２】
2011127930.tif 000022
【図１０】
2011127930.tif 000023