(57)【要約】【課題】タイヤの接地面の解析を接地面画像を用いて行うとき、短時間に接地面内のトレッド部の有するブロック剛性の情報を算出する。【解決手段】タイヤの接地面の解析を接地面画像を用いて行うとき、タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得する。この後、取得した接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定する。この後、前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された複数の直線を用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報を算出する。【選択図】  図３
2015059922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの接地面の解析方法であって、
（ａ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得するステップと、
（ｂ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定するステップと、
（ｃ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報を算出するステップと、を有することを特徴とする接地面の解析方法。
【請求項２】
前記（ａ）のステップでは、前記タイヤの接地面画像の画素配列方向を、前記タイヤのタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に一致させ、
前記（ｃ）のステップでは、複数の前記直線のうち前記実接地領域を通り、前記溝の部分で分断される線分及び前記実接地領域の縁から縁まで延びる線分の平均長さを、ブロックのブロック長として用いて前記ブロック剛性の情報を算出する、請求項１に記載の接地面の解析方法。
【請求項３】
前記（ａ）のステップでは、前記接地面画像を予め定めた角度ずつ回転した複数の回転画像を得、
前記（ｃ）のステップでは、複数の前記直線のうち前記実接地領域を通り、前記溝の部分で分断される線分及び前記実接地領域の縁から縁まで延びる線分の平均長さを、ブロックのブロック長として用いて前記複数の回転画像それぞれにおける前記画素配列方向のブロック剛性の情報を算出することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の方向依存性を評価する、請求項１に記載の接地面の解析方法。
【請求項４】
前記平均長さは、前記線分の長さの二乗平均の平方根である、請求項２または３に記載の接地面の解析方法。
【請求項５】
前記平均長さは、前記画素配列方向の互いに直交する２つの方向の長さを含む、請求項２〜４のいずれか１項に記載の接地面の解析方法。
【請求項６】
タイヤの接地面の解析結果を用いてタイヤの特性を予測するタイヤ特性予測方法であって、
（ｄ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得するステップと、
（ｅ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定するステップと、
（ｆ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のタイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比を算出するステップと、
（ｇ）路面に対するスリップ率をタイヤに与えたときタイヤの回転軸に作用する力をシミュレーションにより算出する解析タイヤモデルで前記力を予測算出するために、算出した前記ブロック剛性の比を用いるステップと、を有するタイヤ特性予測方法。
【請求項７】
タイヤの接地面の解析をコンピュータに実行させるプログラムであって、
（ｈ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像をコンピュータに取得させ、コンピュータのメモリに記憶させる手順と、
（ｉ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域をコンピュータに決定させる手順と、
（ｊ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報をコンピュータに算出させる手順と、を有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの接地面の解析方法、タイヤ特性予測方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤの接地面は、タイヤのウェット性能、磨耗性能、ドライ操縦性安定性能等に影響を与える点で、重要な要素である。例えば、トレッドパターンの周方向主溝の溝面積比率は、ウェット性能のうちハイドロプレーニングの発生速度に大きな影響を与える。また、トレッド部のトレッドパターンの形状によって定まるトレッド部のブロック剛性は、制駆動特性やコーナリング特性に大きな影響を与える。
このように、タイヤの接地面におけるトレッドパターンの特徴量は、タイヤ性能に大きな影響を与えることから、接地面の画像を取得して画像を解析することは重要である。
【０００３】
例えば、タイヤの接地解析を短い時間で行うことができる解析方法が知られている（特許文献１）。
具体的には、タイヤの接地画像から、直交して配列された複数の画素からなり、タイヤの接地部に相当する画素に第１の画素値が設定されタイヤの非接地部に相当する画素に第２の画素値が設定された二値化画像を生成する。生成した二値化画像を複数の列に区画し、各列に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換する。さらに変換後の二値化画像を複数の行に区画し、各行に含まれる画素について第１の画素値の画素に挟まれた第２の画素値の画素を抽出し、抽出された画素について第２の画素値を第１の画素値に変換する。これにより、短い時間で、タイヤの接地面画像から、タイヤの接地面内の実接地領域から、実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２７７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の公知の解析手法では、総接地領域を実接地領域から求めることができるが、実接地領域におけるトレッド部のブロック剛性の情報を算出することはできない。さらに、接地面内のトレッド部のブロック剛性の情報を接地面画像から算出する方法は知られていない。
【０００６】
そこで、本発明は、タイヤの接地面の解析を、接地面画像を用いて行うとき、短時間に接地面内のトレッド部の有するブロック剛性の情報を算出することができるタイヤの接地面の解析方法及びプログラム、さらには、接地面の解析結果を用いたタイヤ特性予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様は、タイヤの接地面の解析方法である。当該解析方法は、
（ａ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得するステップと、
（ｂ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定するステップと、
（ｃ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報を算出するステップと、を有する。
【０００８】
その際、前記（ａ）のステップでは、前記タイヤの接地面画像の画素配列方向を、前記タイヤのタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に一致させ、
前記（ｃ）のステップでは、複数の前記直線のうち前記実接地領域を通り、前記溝の部分で分断される線分及び前記実接地領域の縁から縁まで延びる線分の平均長さを、ブロックのブロック長として用いて前記ブロック剛性の情報を算出する、ことが好ましい。
【０００９】
あるいは、前記（ａ）のステップでは、前記接地面画像を予め定めた角度ずつ回転した複数の回転画像を得、
前記（ｃ）のステップでは、複数の前記直線のうち前記実接地領域を通り、前記溝の部分で分断される線分及び前記実接地領域の縁から縁まで延びる線分の平均長さを、ブロック剛性のブロック長として用いて前記複数の回転画像それぞれにおける前記画素配列方向のブロック剛性の情報を算出することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の方向依存性を評価する、ことも好ましい。
【００１０】
前記平均長さは、前記線分の長さの二乗平均の平方根である、ことが好ましい。
【００１１】
前記平均長さは、前記画素配列方向の互いに直交する２つの方向の長さを含む、ことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、タイヤの接地面の解析結果を用いてタイヤの特性を予測するタイヤ特性予測方法である。当該方法は、
（ｄ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得するステップと、
（ｅ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定するステップと、
（ｆ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のタイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比を算出するステップと、
（ｇ）路面に対するスリップ率をタイヤに与えたときタイヤの回転軸に作用する力をシミュレーションにより算出する解析タイヤモデルで前記力を予測算出するために、算出した前記ブロック剛性の比を用いるステップと、を有する。
【００１３】
また、本発明のさらに他の一態様は、タイヤの接地面の解析をコンピュータに実行させるプログラムである。当該プログラムは、
（ｈ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像をコンピュータに取得させ、コンピュータのメモリに記憶させる手順と、
（ｉ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域をコンピュータに決定させる手順と、
（ｊ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報をコンピュータに算出させる手順と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
上述の態様によれば、タイヤの接地面の解析を、接地面画像を用いて行うとき、短時間に接地面内のトレッド部の有するブロック剛性の情報を算出することができる。さらに、このブロック剛性の情報を用いて、タイヤ特性を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のタイヤの接地面の解析方法を実行するタイヤの接地面解析装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、本実施形態の画像取得部で得られる二値化する前の画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す画像から得られる二値化した実接地領域の画像の一例を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示される実接地領域の画像から決定される総接地領域の画像の一例を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は実接地領域の部分を特定するために用いるタイヤ周方向、タイヤ幅方向に延びる複数の直線を説明する図である。
【図４】本実施形態におけるブロックの形状を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、ブロックの変形を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、種々のタイヤサイズのタイヤの接地面画像の例を示す図である。
【図７】本実施形態で求められるブロック剛性の比の利用の一例を説明する図である。
【図８】図７に示すタイヤ解析モデルの例を説明する図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、本実施形態の方法で求めたブロック剛性の比Ｃx／Ｃyの有効性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のタイヤの接地面の解析方法、タイヤ特性予測方法及びプログラムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施形態）
図１は、タイヤの接地面の解析方法を実行するタイヤの接地面解析装置１０の構成を示す図である。
接地面解析装置１０が実行するタイヤの接地面の解析方法は、まず、
（ａ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得する。
（ｂ）次に、取得した接地面画像を解析対象画像として用いて、解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定する。
（ｃ）次に、総接地領域において、解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて実接地領域を特定することにより、タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報を算出する。この時、複数の前記直線は、前記直線の延在方向と直交する方向に並ぶそれぞれの画素を通る直線である。
【００１８】
具体的には、接地面解析装置１０は、トレッドパターン付きタイヤ１００の接地面画像を撮影し、タイヤ１００のトレッドパターンの接地面画像をデジタル画像として取得する撮影装置１２と、このタイヤの接地面画像をデジタル画像に画像処理を施して接地面の解析を行う画像処理装置１４とを有する。画像処理装置１４には、撮影装置１２、ディスプレイ１６、プリンタ１８、及び、キーボード、マウスなどの公知の入力デバイス２０が、画像処理装置１４のデータ入出力部２２を介して接続されている。
【００１９】
撮影装置１２は、タイヤ１００を所定の負荷荷重で支持する透明性を有する強化ガラスからなる支持基板３４と、この支持基板３４上に載置した厚紙、紙、その他の適切なシート状媒体３６と、支持基板３４の下方に配置されたカメラ３８とを有する。カメラ３８は、例えば、デジタルカメラであり、被写体の画像を、例えば、８ビットのデジタル画像データとして取得できる。このカメラ３８は、画像処理装置１４に接続されている。
【００２０】
撮影装置１２においては、カメラ３８側から照明光を当てて、支持基板３４およびシート状媒体３６を介して、支持基板３４におけるタイヤ１００の接地面を撮影する。カメラ３８で得られるデジタル画像データにおいて、タイヤの接地圧力が高い部分ほど画素の信号値が高く、ディスプレイ１６に明るく表示される。したがって、溝に該当する部分は、暗く画面表示される。
【００２１】
接地面解析装置１０において、タイヤ１００の接地面画像を取得する方法は、上記撮影装置１２を用いた方法に限定されるものではない。例えば、墨、または朱肉等の転写材をタイヤ１００のトレッド部に予め塗布して、紙等の被転写材に転写して、タイヤ１００の接地面を得、この被転写材に転写されたタイヤ１００の接地面をカメラ３８で撮影して、タイヤ１００の接地面画像を取得してもよい。
また、カメラ３８にてタイヤの接地面画像を取得する場合、タイヤ１００のトレッド部の回転方向であるタイヤ１００のタイヤ周方向が、得られる接地面画像の２つの画素配列方向のうち一方の画素配列方向に一致するように取得し、タイヤ１００のタイヤ幅方向を２つの画素配列方向のうち他方の画素配列方向に一致するように取得することが好ましい。
【００２２】
ディスプレイ１６は、画像処理装置１４で得られた各種画像を表示するものであり、必要に応じて画像処理条件をマウス、キーボード等の入力デバイス２０を用いて入力するための入力指示画面を表示する。このディスプレイ１６には、液晶表示装置等、公知の画像表示装置を用いることができる。プリンタ１８は、ディスプレイ１６に表示される各種画像等を紙などの記録媒体にプリントとして出力する。
【００２３】
画像処理装置１４は、ＣＰＵ２４と、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ２６とを有するコンピュータにより構成される。メモリ２６には、本実施形態の接地面の解析を実行するプログラムが記録されている。このプログラムが呼び出されて起動することにより、後述する画像取得部２８、総接地領域決定部３０、及び接地面評価部３２がコンピュータ内に形成される。すなわち、画像取得部２８、総接地領域決定部３０、及び接地面評価部３２は、プログラムが起動することにより形成されるソフトウェアモジュールである。したがって、画像取得部２８、総接地領域決定部３０、及び接地面評価部３２の演算機能は、ＣＰＵ２４が実質的に司る。
【００２４】
撮影装置１２は、カメラ３８で取得した接地面の画像を画像処理装置１４に送り、データ入出力部２２を通してメモリ２６に供給される。メモリ２６は、供給された画像を接地面画像として記憶する。
【００２５】
画像取得部２８は、カメラ３８から供給された、タイヤ１００の接地面の画像を表すデジタル画像データについて統計処理を用いて閾値を設定し、デジタル画像データを二値の画像データに変換する処理を行って、二値化画像データを生成する。また、画像取得部２８は、メモリ２６に二値画像データを送り、二値画像データはメモリ２６に記憶される。
具体的には、画像取得部２８は、カメラ３８から供給されるデジタル画像データについて、階調を横軸とした輝度頻度分布を算出し、この輝度頻度分布を微分（差分）して分布を求め、この分布から、タイヤの接地部と背景の部分（非接地部）とをわける輝度値を設定する。この輝度値を閾値として二値化処理が行われる。これにより、二値化画像データが得られる。この二値化画像データにより表される二値化画像は、直交する行方向と列方向に複数の画素が配列されてなる。本実施形態においては、二値化画像データについて、タイヤ１００の接地する部分を、例えば、信号値１（第１の画素値）、他の背景部分、すなわち、非接地部を信号値０（第２の画素値）とする。さらに、二値化画像データに基づいて、例えば、信号値１を黒い画素（以下、黒画素という）とし、信号値０を白い画素（以下、白画素という）とする。
これにより、ディスプレイ１６に、タイヤ１００が実際に接地している接地部分が黒、非接地部分が白となった二値化画像として表示される。この二値化画像は、タイヤ１００のトレッド部が実際に地面（支持基板）に接地する接地部分を表す実接地領域である。
図２（ａ）は、画像取得部２８で得られる二値化する前の画像の一例を示す。
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す画像から得られる二値化した実接地領域の画像の一例を示す。
【００２６】
総接地領域決定部３０は、画像取得部２８で得られた二値化画像から、実接地領域の他にトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定する。具体的には、総接地領域決定部３０は、二値化画像に対して、画素配列方向の１つに並ぶ第１の走査列毎に、白画素と黒画素との位置情報に基づいて、黒画素に挟まれる白画素を抽出する。さらに黒画素に挟まれた白画素の配列長さ（ランレングス）の情報を取得する。
次に、各第１の走査列について抽出された白画素の配列長さを、予め設定されている長さと比較し、白画素の配列長さが短ければ、その白画素を黒画素に変更する。なお、タイヤの接地面以外の領域は、黒画素がないため白画素は変換されない。
【００２７】
さらに、第１の走査列の延在方向に対して直交する方向に延材する各第２の走査列毎に、白画素と黒画素との位置情報に基づいて、黒画素に挟まれる白画素を抽出する。さらに、黒画素に挟まれた白画素の配列長さの情報を取得する。次に、各第２の走査列について抽出された白画素の配列長さを、予め設定されている長さと比較し、白画素の配列長さが短ければ、その白画素を黒画素に変更する。これにより、実接地領域の他にトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域が決定される。この総接地領域の画像データがメモリ２６に記録される。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示される実接地領域の画像から上述した処理により決定される総接地領域の画像の一例を示す。
このような処理は、本出願人により出願された特許出願（特願２００８−３０２６１３号、特開２０１０−１２７７６２号公報）の明細書に詳細に記載されている。
【００２８】
接地面評価部３２は、決定された総接地領域において、上述の二値化画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて実接地領域の部分を特定することにより、タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報を算出する。具体的には、接地面評価部３２は、ブロック剛性の情報を算出し、タイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比を算出する。
【００２９】
図３（ａ）は実接地領域の部分を特定するために用いるタイヤ周方向に延びる複数の直線を説明する図である。図３（ｂ）は実接地領域の部分を特定するために用いるタイヤ幅方向に延びる複数の直線を説明する図である。図３（ａ），（ｂ）では、直線を画素列の中心を通る細い直線で示している。このような直線群は、２つの画素配列方向のそれぞれにおいて、隣接する画素が実接地領域の部分に在るか否かを調べることにより直線を設定することができる。具体的には、設定される直線は、画像中のそれぞれの画素を通る画素列で構成された複数の直線のうち、実接地領域を通り、溝の部分で分断される線分及び実接地領域の縁から縁まで延びる線分である。溝の部分は、総接地領域から実接地領域を差し引いた部分であるので、総接地領域及び実接地領域が定まることにより、溝の部分は一意的に特定される。このような直線は、総接地領域内の直線であって、実接地領域を通る直線であって、直線の延在方向と直交する方向に隣接する画素毎に設定される。このような直線の長さの情報を用いて、接地面評価部３２は、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向のブロック剛性のそれぞれをトレッドゴムのヤング率で割って得られるブロック剛性の形状因子をブロック剛性の情報として下記式にしたがって求める。図４はブロックの形状を説明する図である。例えば、図４に示すように、幅がｂで、接地面の平均長さがａであり、ブロックの高さがｔであるブロックにおいて、平均長さがａの辺の方向に力を加えたときのブロック剛性は、下記式で表される。Ｅはトレッドゴムのヤング率である。
ブロック剛性＝Ｅ／｛４ｔ３／（ａ３ｂ）＋３ｔ／（ａ・ｂ）｝   
したがって、ブロックの単位面積当たりのブロック剛性は、下記式で表される。
単位面積当たりのブロック剛性＝Ｅ／（４ｔ３／ａ２＋３ｔ）
同様に、幅ｂの辺の方向に力を加えたときの単位面積当たりのブロック剛性は、下記式で表される。
単位面積当たりのブロック剛性＝Ｅ／（４ｔ３／ｂ２＋３ｔ｝
したがて、ブロック剛性の形状因子Ｆは、上記単位面積当たりのブロック剛性をヤング率Ｅで割ることにより下記式（１），（２）が得られる。
・平均長さがａの辺の方向に力を加えた場合、
Ｆ＝１／（４ｔ３／ａ２＋３ｔ）                              （１）
・幅ｂの辺の方向に力を加えた場合、
Ｆ＝１／（４ｔ３／ｂ２＋３ｔ）                              （２）
また、後述するように、上述し平均長さがａの辺の方向をタイヤ周方向としてａを求めてタイヤ周方向の形状因子を求め、さらに、幅ｂの辺の方向をタイヤ幅方向としてｂを求めてタイヤ幅方向の形状因子を求め、この２つの形状因子の比を求めることにより、タイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比を求めることもできる。この点は後述する。
【００３０】
このように、接地面評価部３２は、実接地領域を特定するために用いる複数の直線のうち実接地領域を通り、溝の部分で分断される線分及び実接地領域の縁から縁まで延びる線分の平均長さを、ブロックのブロック長として用いてブロック剛性の形状因子Ｆを算出することが好ましい。この場合、上述の平均長さは、線分の長さの二乗平均の平方根であることが好ましい。二乗平均とは、各線分の長さの二乗の平均値である。長さの短い線分の寄与はブロック剛性にとって小さいため、線分の長さの二乗平均の平方根を平均長さとして用いることはブロック剛性の情報を算出する点で有効である。また、上述した形状因子Ｆでは、力を加える方向のブロックの長さａ，ｂが、ａ２，ｂ２の形で形状因子Ｆに影響を与えるので、線分の長さの二乗平均を用いることがブロック剛性の情報を算出する点で有効である。また、平均長さは、画素配列方向の互いに直交する２つの方向の長さを含むことが、２方向のブロック剛性の情報を同時に求めることができるので好ましい。
【００３１】
図５（ａ）〜（ｃ）は、ブロックの変形を説明する図である。
上記式で規定されるブロック剛性の形状因子Ｆは、図５（ａ）に示すせん断変形と、図５（ｂ）に示す曲げ変形とが組み合わさった、図５（ｃ）に示す全変形である。上記式（１）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）の変形形態を組み合わせた図５（ｃ）に示す全変形によって規定されるブロック剛性の形状因子Ｆの算出式である。
【００３２】
このようにして求めた平均ブロック長及びブロック剛性の比の例が、図６（ａ）〜（ｃ）に示されている。ブロック剛性の比は、タイヤ周方向の形状因子Ｆをタイヤ幅方向の形状因子で割って得ることができる。
図６（ａ）は、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５、空気圧２３０ｋＰａ，負荷荷重４．５０ｋＮにおけるタイヤの接地面画像の例を示す図である。図６（ａ）の例では、平均ブロック長は、タイヤ周方向に関して１９．３ｍｍ、タイヤ幅方向に関して１９．５ｍｍである。平均ブロック長は、上記線分の長さの二乗平均の平方根の長さである。このようなブロック長のブロックの形状Ｓaが図示されている。そして、上記平均ブロック長のそれぞれの値を上述の式（１），（２）に代入して得られた形状因子Ｆから求められるブロック剛性の比（＝タイヤ周方向のブロック剛性／タイヤ幅方向のブロック剛性の比）の値は、4０．９９７（ｔ＝７ｍｍ）であることが示されている。
図６（ｂ）は、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８、空気圧２３０ｋＰａ，負荷荷重３．９２ｋＮにおけるタイヤの接地面画像の例を示す図である。図６（ｂ）の例では、平均ブロック長は、タイヤ周方向に関して５３．０ｍｍ、タイヤ幅方向に関して２１．５ｍｍである。このようなブロック長のブロックの形状Ｓｂが図示されている。そして、上記平均ブロック長の値と上述の式（１），（２）を用いて得られたブロック剛性の比の値は１．１１６（ｔ＝７ｍｍ）であることが示されている。
図６（ｃ）は、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５、空気圧２３０ｋＰａ，負荷荷重４．５０ｋＮにおけるタイヤの接地面画像の例を示す図である。図６（ｃ）の例では、平均ブロック長は、タイヤ周方向に関して１０５．１ｍｍ、タイヤ幅方向に関して１９．４ｍｍである。このようなブロック長のブロックの形状Ｓｃが図示されている。そして、上記平均ブロック長の値と上述の式（１），（２）を用いて得られたブロック剛性の比の値は１．１６７（ｔ＝７ｍｍ）であることが示されている。
接地面評価部３２は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような情報をディスプレイ１６に表示するために、ディスプレイ１６にデータを供給する。
【００３３】
このように接地面評価部３２で求められたブロック剛性の特徴量を用いて、接地面評価部３２は、例えばトレッドパターンがドライ操縦安定性に優れたトレッドパターンであるか、あるいは、制駆動特性に優れたトレッドパターンであるかといった評価を行う。このような評価は、求められた特徴量と、ドライ操縦安定性の指標であるコーナリングパワーの値や制駆動特性の指標である制駆動スティフネスの値等の評価情報との間の対応関係を予め作成しておき、求められた特徴量を用いることによりトレッドパターンのブロック剛性の評価、例えば、トレッドパターンは、ドライ操縦安定性に特に優れたブロックを有する、といった評価をすることができる。
【００３４】
本実施形態では、コンピュータ上でプログラムを起動させて画像取得部２８、総接地領域決定部３０、及び接地面評価部３２の各処理を機能させる。このようなプログラムは、以下のような手順を含む。すなわち、
（ｈ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像をコンピュータに取得させ、コンピュータのメモリ２６に記憶させる手順と、
（ｉ）取得した接地面画像を解析対象画像として用いて、解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、この実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝を含んだ総接地領域をコンピュータに決定させる手順と、
（ｊ）総接地領域において、解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて実接地領域を特定することにより、タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報をコンピュータに算出させる手順。
このようなプログラムは、ネットワークやＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の記録媒体により頒布あるいは譲渡される。
【００３５】
（変形例１）
上述の実施形態では、画像取得部２８が接地面画像を取得するとき、タイヤの接地面画像の２つの画素配列方向が、タイヤ１００のタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に一致するように接地面画像は取得される。そして、この接地面画像を用いてタイヤ周方向のブロック剛性の情報及びタイヤ幅方向のブロック剛性の情報を算出する。しかし、変形例１では、画像取得部２８で得た接地面画像をさらに、予め定めた角度ずつ回転処理して複数の回転画像を得、この回転画像それぞれを接地面の解析対象画像として用いて、任意の設定した方向におけるブロック剛性の方向依存性を求め、評価する。任意の設定した方向には、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向を含んだ全周の方向（３６０度の方向）が含まれる。
【００３６】
具体的には、画像取得部２８は、接地面画像を予め定めた角度ずつ回転処理した複数の回転画像を得る。
接地面評価部３２は、実接地領域を特定するために用いる複数の直線のうち実接地領域を通り、溝の部分で分断される線分及び実接地領域の縁から縁まで延びる線分の平均長さを、ブロックのブロック長として用いて複数の回転画像それぞれにおける画素配列方向のブロック剛性の情報（形状因子Ｆ）を算出する。これにより、回転画像それぞれにおける画素配列方向は、設定された方向の範囲でタイヤ周方向あるいはタイヤ幅方向に対して方向がずれているので、算出されるブロック剛性の情報（形状因子）は、設定された方向におけるブロック剛性の情報（形状因子）となっている。このブロック剛性の情報を用いて接地面評価部３２は、タイヤのトレッド部のブロック剛性の方向依存性を評価する。ブロック剛性は、タイヤ周方向あるいはタイヤ幅方向においてブロック剛性の値が大きくても、タイヤ周方向あるいはタイヤ幅方向から少し外れた方向においてブロック剛性の値が急激に低下するといった場合もあり、制動特性やコーナリング特性に影響を与える。このため、ブロック剛性の方向依存性を求め、ブロック剛性の方向依存性が強いか弱いかを評価することは好ましい。
【００３７】
（ブロック剛性の比の利用法）
このようにして得られたブロック剛性の比は、例えば以下のように利用することもできる。図７はブロック剛性の比の利用の一例を説明する図である。上述したタイヤ周方向とタイヤ幅方向のブロック剛性の比は、予め評価されたコーナリングスティフネスＫyとともに用いて、制駆動スティフネスＫxを算出するために用いられる。
コーナリングスティフネスＫyとは、転動中のタイヤに微小なスリップ角αがついて横力Ｆｙが発生したとき、Ｋy＝Ｆy／ｔａｎαであらわされる量である。このＫyは、単位接地面積当たりのタイヤ幅方向のトレッドゴムの弾性定数Ｃyを用いてＫy＝Ｃy×（ｗ・ｌ2／２）と表される。ここで、ｗは、タイヤの接地面の幅（タイヤ接地面のタイヤ幅方向の平均長さ）であり、ｌは、タイヤの接地長（タイヤ接地面のタイヤ周方向の平均長さ）である。
また同様に、走行中のタイヤに微小なスリップ率Ｓがタイヤ周方向に加えられて前後力Ｆｘが発生したとき、制駆動スティフネスＫxが、Ｋx＝Ｆｘ／Ｓで表される。このＫxは、単位接地面積当たりのタイヤ周方向のトレッドゴムの弾性定数Ｃxを用いてＫx＝Ｃx×（ｗ・ｌ2／２）と表される。この弾性定数の比Ｃx/Ｃyは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すようなタイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比に相当する。したがって、このブロック剛性の比が求められれば、ブロック剛性の比を弾性定数の比Ｃx/Ｃyとして、予め評価されたコーナリングスティフネスＫyを用いて、制駆動時のタイヤ回転軸に作用する力、すなわち制駆動時の前後力を算出することができる。
【００３８】
図８は、タイヤ解析モデルの例を説明する図である。タイヤ解析モデルは、図８に示すように、剛体の円筒部材にサイドウォールのばね特性を表す複数のばね要素を有するサイドウォールモデルＭ1と、これらのバネ要素に接続された弾性リング体からなるベルトモデルＭ2と、この弾性リング体の表面に接続されトレッド部のブロック剛性を再現したばね要素を有するトレッドモデルＭ3とを含むモデルを数式で表したタイヤ力学モデルである。このようなタイヤ解析モデルは、公知のモデルが用いられ、例えば、本出願人の出願した公開公報である特開２００５−８８８３２号公報に記載されるタイヤ力学モデルが挙げられる。
上述したコーナリングスティフネスＫyについての記述式Ｋy＝Ｃy×（ｗ・ｌ2／２）は、トレッドモデルＭ3のみの変形を考慮した「剛輪系」と呼ばれるものに相当する。しかし、実際にタイヤのコーナリング試験を行うとき、サイドウォールモデルＭ1、ベルトモデルＭ2及びトレッドモデルＭ3の全ての変形の産物として横力ＦyとセルフアライニングトルクＭzが計測される。上記タイヤ力学モデルを用いて、コーナリング試験の計測データを解析することにより、「剛輪系」におけるコーナリングスティフネスＫy＝Ｃy×（ｗ・ｌ2／２）を求めることができる。
【００３９】
こうして求められた「剛輪系」におけるコーナリングスティフネスＫy＝Ｃy×（ｗ・ｌ2／２）と、比Ｃx／Ｃyに相当する、タイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比を用いて制駆動スティフネスＫx＝Ｋy×（ブロック剛性の比）が求められる。
【００４０】
上述したようなブロック剛性の比をタイヤ特性の予測に用いる場合、以下のようなステップが実行される。
（ｄ）タイヤの接地面のデジタル画像である接地面画像を取得する。
（ｅ）取得した前記接地面画像を解析対象画像として用いて、前記解析対象画像のトレッド部の接地部分を表す実接地領域から、前記実接地領域の他にタイヤのトレッド部の溝の領域を含んだ総接地領域を決定する。
（ｆ）前記総接地領域において、前記解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された直線を複数用いて前記実接地領域を特定することにより、前記タイヤのトレッド部のタイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比を算出する。
（ｇ）コーナリング試験の試験データから求められる「剛輪系」のコーナリングスティフネスＫyを用いて、制駆動スティフネスＫxを求めるために、算出したタイヤ周方向のブロック剛性とタイヤ幅方向のブロック剛性の比が用いられる。求めた制駆動スティフネスＫxは、路面に対するスリップ率をタイヤに与えたときタイヤの回転軸に作用する前後力をシミュレーションにより算出するタイヤ解析モデルで前後力を予測算出する。
【００４１】
図９（ａ），（ｂ）は、本実施形態の方法で求めたブロック剛性の比の有効性を示す図である。図９（ａ）のプロットグラフは、コーナリング試験の計測データを用いて求めた「剛輪系」のコーナリングスティフネスＫyから、ブロック剛性の比を用いて求めた制駆動スティフネスＫxの値（グラフの縦軸）と、実際に計測した制駆動スティフネスＫx（グラフの横軸）の値の一致度を示す図である。図９（ｂ）の横軸は、図９（ａ）と同じであるが、図９（ｂ）の縦軸は、ブロック剛性の比を１としたときの制駆動スティフネスＫx、すなわち、コーナリングスティフネスＫyの値を制駆動スティフネスＫxの値としたものである。
図９（ａ），（ｂ）のプロットは、タイヤ幅１４５〜２４５のサイズの乗用車用タイヤの例である。
図９（ａ），（ｂ）の比較からわかるように、本実施形態の方法で求めたブロック剛性の比を用いて制駆動スティフネスＫxを求める方法は、実際に計測した制駆動スティフネスＫxによく近似していることがわかる。
【００４２】
なお、上述したように、コーナリングの試験データである横力Ｆy、セルフアライニングトルクＭzからコーナリングスティフネスＫyを求め、さらに、ブロック剛性の比を用いて制駆動スティフネスＫxを求め、この制駆動スティフネスＫxをタイヤ解析モデルに用いて前後力Ｆxを算出する第１の方法の他に、制駆動の試験データである前後力Ｆxから制駆動スティフネスＫxを求め、さらに、ブロック剛性の比を用いてコーナリングスティフネスＫyを求め、このコーナリングスティフネスＫyをタイヤ解析モデルに用いて横力Ｆy、セルフアライニングトルクＭzを算出する第２の方法もあることを説明したが、第１の方法を用いることがより好ましい。制駆動の試験データは、コーナリングの試験データに比べて精度高く得られないため、精度の高いコーナリングの試験データを用いて、コーナリングスティフネスＫyの値を求める第１の方法が好ましい。
【００４３】
以上のように、本実施形態の接地面評価部３２が、総接地領域において、解析対象画像の画素配列方向に直線状に延びる画素列で構成された複数の直線を用いて実接地領域を特定することにより、タイヤのトレッド部のブロック剛性の情報である形状因子を算出する。このため、短時間に接地面内のトレッド部の有するブロック剛性の情報である形状因子を算出することができる。
【００４４】
以上、本発明のタイヤの接地面の解析方法、タイヤ特性予測方法及びプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４５】
１０  接地面解析装置
１２  撮影装置
１４  画像処理装置
１６  ディスプレイ
１８  プリンタ
２０  入力デバイス
２２  データ入出力部
２４  ＣＰＵ
２６  メモリ
２８  画像取得部
３０  総接地領域決定部
３２  接地面評価部
３４  支持板
３６  シート状媒体
３８  カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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