(57)【要約】【課題】タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図り、求められたタイヤ接地形状のデータ量の減少を図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。【解決手段】タイヤ接地画像データ１０を取得し、この取得したタイヤ接地画像データ１０からタイヤ接地形状を生成し、この生成されたタイヤ接地形状を分割し、分割したタイヤ接地形状（前方センター部、後方センター部、右ショルダー部、左ショルダー部）を関数で近似し、接地形状関数２７，３７，４１，５１を求め、この接地形状関数２７，３７，４１，５１を結合し、結合接地形状関数６０を求める。これにより、タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少、タイヤ接地形状のデータ量の減少を図ることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ接地画像データを取得する工程と、
前記取得したタイヤ接地画像データからタイヤ接地形状を生成する工程と、
前記生成されたタイヤ接地形状を関数で近似し、接地形状関数を求める工程と、
を含むことを特徴とするタイヤ接地画像解析方法。
【請求項２】
前記生成されたタイヤ接地形状を分割する工程を含み、
前記分割されたタイヤ接地形状ごとに前記接地形状関数を求め、当該接地形状関数を結合する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。
【請求項３】
前記生成されたタイヤ接地形状の分割は、タイヤの接地幅方向に分割する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。
【請求項４】
前記接地形状関数は、多項式および／またはフーリエ級数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ接地画像解析方法。
【請求項５】
前記タイヤの接地幅方向の分割は、前記生成されたタイヤ接地形状を少なくとも左右ショルダー部と、前方センター部と、後方センター部とに分割し、且つ前記左右ショルダー部の幅はタイヤの接地幅に対して１〜１０％である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。
【請求項６】
前記取得したタイヤ接地画像データからタイヤ接地形状を生成する工程は、
前記タイヤ接地画像データを当該タイヤ接地画像データの中心から線対称に折り返し、あるいは当該中心から点対称に回転させ、平均化を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５に記載のタイヤ接地画像解析方法。
【請求項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工程を処理する処理手段と、
この処理手段に前記タイヤ接地画像データ、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接地形状関数、タイヤ接地画像解析結果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。
【請求項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ラグラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、取得したタイヤ接地画像データから接地形状関数を求め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。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と称する）は、車両などの移動体が対象面、例えば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、操縦安定性能、制動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、タイヤの周方向（接地長方向）の最大接地長、タイヤの幅方向（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、タイヤが対象面と接触した際のタイヤ接地形状、特にタイヤが対象面と接触した際のタイヤの接地面を構成する外郭線などを精度良く求めることが重要である。
【０００３】
そこで、従来では、タイヤ接地画像データの画像解析を行ない、タイヤ接地形状を求め、タイヤの接地特性を求める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の技術は、タイヤ接地画像データを画像解析する工程で１つの埋め尽くされたブロックになるまで膨張する工程と収縮する工程を組み合わせながら繰り返してタイヤ接地形状を求めるものである。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２９３６７０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術において、画像解析する工程で行われる膨張する工程と収縮する工程を繰り返すことは、タイヤ接地形状を求めるための計算時間が長くなる。また、一般に、画像データの画像解析は、膨大な計算が必要なため、タイヤ接地形状を求めるための計算量が多くなる。これらにより、処理速度の比較的速くないＰＣ（パーソナルコンピュータ）などを用いることが困難であり、処理速度の速い専用のタイヤ接地画像解析装置が必要となる問題があった。また、求められたタイヤ接地形状は、ピクセル画像であり、そのデータ量が多い。さらに、タイヤには多数の種類が存在し、これらのタイヤ接地形状も、タイヤの内圧や対象面に対する荷重などの接地条件によって異なるものである。これにより、タイヤの種類やタイヤの接地条件を異ならせて個々のタイヤ接地形状を求め、求められたタイヤ接地形状をデータとして保存、すなわちデータベース化することは困難であった。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図り、求められたタイヤ接地形状のデータ量の減少を図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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明では、タイヤ接地画像データを取得する工程と、取得したタイヤ接地画像データからタイヤ接地形状を生成する工程と、生成されたタイヤ接地形状を関数で近似し、接地形状関数を求める工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、タイヤ接地画像データから生成されたタイヤ接地形状の接地形状関数を求める、すなわち生成されたタイヤ接地形状を関数により近似する。従って、従来のようにタイヤ接地画像データから膨張、収縮を繰り返してタイヤ接地形状であるピクセル画像を求める必要はなく、タイヤ接地形状を構成する接地形状関数を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図ることができる。これにより、処理速度の比較的速くないＰＣなどを用いても、タイヤ接地画像解析を行うことができる。また、従来のように求められたタイヤ接地形状がピクセル画像ではなく、接地形状関数であるため、タイヤ接地形状のデータ量の減少を図ることができる。これにより、求められたタイヤ接地形状をデータとして保存、すなわちデータベース化することが容易となる。ここで、タイヤ接地形状とは、タイヤのトレッド部の形成されているすべての溝が存在しない場合のタイヤ接地面の外周である外郭線、タイヤの周方向の溝である周溝部分の外周、タイヤの幅方向の溝であるラグ溝部分の外周、少なくとも一方の側面が周溝部分に隣接するトレッド部を形成するブロックの集合の外周、１つのブロックの外周などをいう。
【０００９】
また、この発明では、請求項１に記載のタイヤ接地画像解析方法において、生成されたタイヤ接地形状を分割する工程を含み、分割されたタイヤ接地形状ごとに接地形状関数を求め、当該接地形状関数を結合することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明では、請求項２に記載のタイヤ接地画像解析方法において、生成されたタイヤ接地形状の分割は、タイヤの接地幅方向に分割することを特徴とする。
【００１１】
これらの発明によれば、タイヤ接地形状の全体を１つの関数で近似するのではなく、複数の関数により近似する。従って、タイヤ接地形状が複雑な形状である場合に、分割されたタイヤ接地形状ごとに接地形状関数を求めることで、各接地形状関数が分割されたタイヤ接地形状に近似することができるので、タイヤ接地形状の全体も各接地形状関数を合わせることで近似することができる。これにより、タイヤ接地形状の全体に対して接地形状関数の近似性能が向上する。
【００１２】
また、この発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ接地画像解析方法において、接地形状関数は、多項式および／またはフーリエ級数であることを特徴とする。この発明によれば、計算時間が短く、計算量が少ない多項式またはタイヤ接地形状の全体に対する近似性能の高いフーリエ級数のいずれか、あるいは両方を用いることができる。これにより、生成されたタイヤ接地形状からタイヤ接地形状の関数を求める際に、計算時間の短縮、計算量の減少または近似性能の向上のいずれかを任意に選択することができる。
【００１３】
ここで、接地形状関数を多項式とする場合は、タイヤ接地形状とこのタイヤ接地形状に対応する多項式との相関係数の二乗値Ｒ２が、０．８以上となる多項式であることが好ましい。この場合は、求められた接地形状関数からタイヤ接地特性を算出した際の精度の低下を防止するためである。さらに、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上である次数がＮ次からＮ＋２次までの多項式であることが好ましい。これは、接地形状関数で構成するタイヤ接地形状のデータ量の増加を防止するためである。
【００１４】
また、この発明では、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において、タイヤの接地幅方向の分割は、生成されたタイヤ接地形状を少なくとも左右ショルダー部と、前方センター部と、後方センター部とに分割し、且つ左右ショルダー部の幅はタイヤの接地幅に対して１〜１０％であることを特徴とする。この発明によれば、分割する左右ショルダー部の幅がタイヤの接地幅両端部からタイヤの周方向の溝である周溝部分までの距離よりも短くなるようにする。従って、分割された左右ショルダー部はこの周溝部分の影響を受けずに、周方向に単調に変化するものとなる。これにより、接地形状関数として次数の低い多項式を用いることができ、タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少をさらに図ることができる。
【００１５】
また、この発明では、請求項１〜５に記載のタイヤ接地画像解析方法において、前記取得したタイヤ接地画像データからタイヤ接地形状を生成する工程は、タイヤ接地画像データを当該タイヤ接地画像データの中心から線対称に折り返し、あるいは当該中心から点対称に回転させ、平均化を行う工程をさらに含むことを特徴とする。この発明によれば、ばらつきのあるタイヤ接地画像データのタイヤの接地面の前後、左右あるいは前後左右のいずれかを平均化する。これにより、生成されたタイヤ接地形状は、前後、左右あるいは前後左右のいずれかを平均化されるので、求められた接地形状関数から算出されるタイヤ接地特性の精度を図ることができる。
【００１６】
また、この発明のタイヤ接地画像解析装置では、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工程を処理する処理手段と、この処理手段にタイヤ接地画像データ、その他のデータを与える入力手段と、処理手段によるタイヤ接地画像解析の結果を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
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、入力手段により取得したタイヤ接地画像データから生成されたタイヤ接地形状の接地形状関数を求める、すなわち生成されたタイヤ接地形状を関数により近似する。従って、従来のようにタイヤ接地画像データから膨張、収縮を繰り返してタイヤ接地形状であるピクセル画像を求める必要はなく、タイヤ接地形状を構成する接地形状関数を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図ることができる。これにより、処理速度の比較的速くないＰＣなどを用いても、タイヤ接地画像解析を行うことができる。また、従来のように求められたタイヤ接地形状がピクセル画像ではなく、接地形状関数であるため、タイヤ接地形状のデータ量の減少を図ることができる。これにより、求められたタイヤ接地形状をデータとして保存、すなわちデータベース化することが容易となる。
【００１８】
また、この発明のタイヤ接地画像解析プログラムは、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。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、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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態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。
【００２０】
図１は、この発明に係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。タイヤ接地画像データは、撮像装置２により生成され、この生成されたタイヤ接地画像データは、後述するタイヤ接地画像解析装置３に入力される。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いる。
【００２１】
シート状媒体２ａは、支持基板２ｂ上に載置され、一定の厚さ、面積を有する厚紙、紙、その他の適切なシート状のものである。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に対する接地状態を撮像するものである。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のトレッド部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の接地状態を撮像しても良い。
【００２２】
ここで、カメラ２ｃは、撮像したタイヤ１の接地状態をアナログ状態からデジタル状態、すなわちタイヤ接地画像データにＡ／Ｄ変換する。ここで、変換されたタイヤ接地画像データは、二値化画像データあるいはグレースケール画像データの何れであっても良い。
【００２３】
タイヤ接地画像解析装置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。このタイヤ接地画像解析装置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、撮像装置２が生成したタイヤ接地画像データを直接的に記憶部３ａや処理部３ｂに入力する指令などを与えるものである。また、上記撮像したタイヤ１の種類やこのタイヤ１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。なお、入力手段４ａは、撮像装置２が生成したタイヤ接地画像データを間接的に記憶部３ａや処理部３ｂに入力しても良い。つまり、撮像装置２から直接的にタイヤ接地画像データをタイヤ接地画像解析装置３に入力しなくとも、他の場所で撮像されたタイヤ１の接地状態から生成されたタイヤ接地画像データをタイヤ接地画像解析装置３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。
【００２４】
記憶部３ａには、本発明に係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。
【００２５】
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係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。
【００２６】
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、上記のようにタイヤ接地画像解析装置３が取得したタイヤ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。なお、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。
【００２７】
処理部３ｂが演算することで求められた接地形状関数やタイヤ接地画像解析結果などは、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、この求められた接地形状関数やタイヤ接地画像解析結果などは、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、タイヤ接地画像解析装置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。
【００２８】
次に、タイヤ接地画像解析方法について説明する。図２は、この発明に係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〜図１１は、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。図１２は、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法により求められた結合接地形状関数を示す図である。ここで、各図は、図６および図７のＹ軸を除いてＹ軸はタイヤ１の周方向、すなわち接地長方向、Ｘ軸をタイヤ１の幅方向、すなわち接地幅方向とする。図２に示すように、この発明に係るタイヤ接地画像解析画像は、まずタイヤ接地画像解析装置３が上述のように撮像装置２あるいは他の場所で撮像されたタイヤ接地画像データ１０を取得する（ステップＳＴ１）。図３（ａ）に示すように、タイヤ接地画像解析装置３に取得されたタイヤ設置画像データ１０は、二値化画像データあるいはグレースケール画像データである。
【００２９】
次に、取得されたタイヤ接地画像データ１０の中心Ａを算出する（ステップＳＴ２）。これは、タイヤ接地画像解析装置３の処理部３ｂがタイヤ接地画像データ１０のうちタイヤ接地面の接地長が最大となるＹ軸と平行な線と接地幅が最大となるＸ軸と平行線が交差する点のＸＹ座標を決定することで行われる。次に、タイヤ接地画像データ１０からタイヤ接地形状である外郭線を生成する（ステップＳＴ３）。次に、生成されたタイヤ接地形状である外郭線を分割する（ステップ４）。ここで、外郭線とは、タイヤ１のトレッド部１ａの形成されているすべての溝が存在しない場合のタイヤ接地面の外周をいう。以下に、外郭線の生成、生成した外郭線の分割の具体的方法について説明する。なお、タイヤ接地形状は、外郭線に限られるものではなく、例えばタイヤの周方向の溝である周溝部分の外周、タイヤの幅方向の溝であるラグ溝部分の外周、少なくとも一方の側面が周溝部分に隣接するトレッド部を形成するブロックの集合の外周、１つのブロックの外周などであっても良い。
【００３０】
まず、処理部３ｂは、この中心ＡのＸＹ座標を通るＸ軸と平行な線により、タイヤ接地画像データ１０から図３（ｂ）に示す上部接地画像データ２０と同図（ｂ）に示す下部接地画像データ３０とを取り出す。次に、処理部３ｂは、上部接地画像データ２０をタイヤ１の周方向、すなわちタイヤの回転方向の上側からスキャンする。つまり、上部接地画像データ２０のタイヤ接地面より上側から下側に向かってスキャンし、スキャンを開始したＹ座標からタイヤ接地面に接する距離が最大となる点をＸ座標ごとに算出し、この複数の点のＸＹ座標を結合することで、図４（ａ）に示すようにタイヤ接地面の上部外郭線２１を生成する。次に、処理部３ｂは、この上部外郭線２１をＸ軸方向、すなわち接地幅方向に分割し、同図（ｂ）に示すように前方センター部２２、上部右ショルダー部２３、上部左ショルダー部２４とする。
【００３１】
次に、処理部３ｂは、下部接地画像データ３０をタイヤ１の周方向、すなわちタイヤの回転方向の下側からスキャンする。つまり、下部接地画像データ３０のタイヤ接地面より下側から上側に向かってスキャンし、スキャンを開始したＹ座標からタイヤ接地面に接する距離が最大となる点をＸ座標ごとに算出し、この複数の点のＸＹ座標を結合することで、図５（ａ）に示すようにタイヤ接地面の下部外郭線３１を生成する。次に、処理部３ｂは、この下部外郭線３１をＸ軸方向、すなわち接地幅方向に分割し、同図（ｂ）に示すように後方センター部３２、下部右ショルダー部３３、下部左ショルダー部３４とする。
【００３２】
次に、左右ショルダー部４０，５０を生成する。まず、処理部３ｂは、図６（ａ）に示す上部外郭線２１から分割された上部右ショルダー部２３と、同図（ｂ）に示す下部外郭線３１から分割された下部右ショルダー部３３とを結合し、同図（ｃ）に示すように右ショルダー部４０を生成する。次に、処理部３ｂは、図７（ａ）に示す上部外郭線２１から分割された上部左ショルダー部２４と、同図（ｂ）に示す下部外郭線３１から分割された下部左ショルダー部３４とを結合し、左ショルダー部５０を生成する。以上により、処理部３ｂは、タイヤ接地画像データ１０からタイヤ接地形状である外郭線を生成し（ステップＳＴ３）、生成されたタイヤ接地形状である外郭線を前方センター部２２、後方センター部３２、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０に分割する（ステップＳＴ４）。
【００３３】
次に、分割したタイヤ接地形状である外郭線の溝部分を削除する（ステップＳＴ５）。ここで、外郭線に影響する溝としては、タイヤ接地面におけるタイヤ１の周方向の溝と、タイヤ接地面におけるタイヤ１の幅方向の溝とがある。従って、これら周方向の溝である周溝部分と幅方向の溝であるラグ溝部分を削除する。図８（ａ）および図９（ａ）に示すように、上部外郭線２１から分割された前方センター部２２および下部外郭線３１から分割された後方センター部３２には、それぞれ周溝部分２５，３５が存在する。まず、処理部３ｂは、前方センター部２２および後方センター部３２を微分し、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示すように、周溝部分２５´，３５´を抽出する。次に、処理部３ｂは、抽出された周溝部分２５´，３５´を前方センター部２２および後方センター部３２から削除する。そして、周溝部分２５´，３５´を削除された前方センター部２２および後方センター部３２は、離散した線の集合となるので、処理部３ｂは、この離散した線どうしを接続して、図８（ｃ）および図９（ｃ）に示すように、前方センター部２６および後方センター部３６を生成する。なお、前方センター部２６、後方センター部３６、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０のラグ溝部分は、上述のように、上部接地画像データ２０および下部接地画像データ３０をスキャンし、上部外郭線２１および下部外郭線３１を生成した際に削除される。
【００３４】
次に分割したタイヤ接地形状である外郭線ごとに関数で近似し、接地形状関数を求める（ステップＳＴ６）。ここでは、外郭線を近似する関数として多項式を用いる場合について説明する。なお、タイヤ接地形状（外郭線）を近似する関数としてフーリエ級数を用いても良い。この場合は、タイヤ接地形状の全体に対する接地形状関数の近似性能を向上することができる。従って、求められた接地形状関数からタイヤ接地特性を算出した際の精度が向上する。以下に、接地形状関数を求める具体的方法について述べる。
【００３５】
まず、前方センター部２６および後方センター部３６を近似する多項式を求める。これは、処理部３ｂが、次数の低い多項式、例えば１次式から、次数の高い多項式、例えばＮ次式まで次数を上げた関数を順次求める。そして、前方センター部２６あるいは後方センター部３６を構成する点の各ＸＹ座標と、この各ＸＹ座標に対応する多項式の解との相関係数の二乗値Ｒ２が、０．８以上となる多項式を決定する。これは、求められた接地形状関数からタイヤ接地特性を算出した際の精度の低下を防止するためである。従って、例えば図１０における同図（ａ）〜（ｃ）に示す１次式から３次式までは、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上ではないが、同図（ｄ）〜（ｆ）に示す４次式から６次式では、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上であるので、４次式以上の多項式であれば、いずれの多項式も前方センター部２６あるいは後方センター部３６の接地形状関数２７，３７とすることができる。しかし、次数が高くなると式として複雑になり、接地形状関数で構成するタイヤ接地形状のデータ量が増加する。このデータ量の増加を防止するため、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上である次数がＮ次からＮ＋２次までの多項式を前方センター部２６あるいは後方センター部３６の接地形状関数２６、３６とすることが好ましい。従って、例えば図１０における同図（ｄ）〜（ｆ）に示す４次式から６次式までのいずれかを前方センター部２６あるいは後方センター部３６の接地形状関数２７，３７とする。
【００３６】
次に、右ショルダー部４０および左ショルダー部５０を近似する多項式を求める。これは、上記前方センター部２６および後方センター部３６の接地形状関数を求める場合と同様に、処理部３ｂは、次数の低い多項式から次数の高い多項式まで次数を上げた関数を求める。そして、右ショルダー部４０あるいは左ショルダー部５０を構成する点の各ＸＹ座標と、この各ＸＹ座標に対応する多項式の解との相関係数の二乗値Ｒ２が、０．８以上となる多項式を決定する。従って、例えば図１１においては、同図（ａ）に示す１次式は、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上ではないが、同図（ｂ）〜（ｆ）に示す２次式から６次式では、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上であるので、２次式以上の多項式であれば、いずれの多項式も右ショルダー部４０あるいは左ショルダー部５０の接地形状関数４１，５１とすることができる。また、上述のように、データ量の増加を防止するため、相関係数の二乗値Ｒ２が０．８以上である次数がＮ次からＮ＋２次までの多項式を右ショルダー部４０あるいは左ショルダー部５０の接地形状関数４１，５１とすることが好ましい。従って、例えば図１０においる同図（ｂ）〜（ｄ）に示す２次式から４次式までのいずれかを右ショルダー部４０あるいは左ショルダー部５０の接地形状関数４１，５１とする。
【００３７】
次に、接地形状関数の結合を行う（ステップＳＴ７）。つまり、処理部３ｂは、前方センター部２６、後方センター部３６、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０の接地形状関数２７，３７，４１，５１を結合し、図１２に示すように、結合接地形状関数６０とする。この結合接地形状関数６０は、タイヤ接地形状である外郭線を近似した関数である。なお、接地形状関数２７，３７，４１，５１は、接地形状関数２７，３７，４１，５１の端点どうしが結合している必要はなく、離れた状態であっても良い。つまり、接地形状関数２７，３７，４１，５１を合わせる、すなわちグループ化できれば良い。
【００３８】
次に、結合接地形状関数６０をタイヤ接地形状としてデータ化する（ステップＳＴ８）。つまり、処理部３ｂは、タイヤ接地形状である外郭線の結合接地形状６０と、上記入出力装置４の入力手段４ａにより、タイヤ接地画像解析装置３に入力された撮像装置２などにより撮像したタイヤ１の種類やこのタイヤ１の接地条件などのその他のデータとを１つのタイヤ接地形状のデータとする。なお、タイヤ接地形状のデータは、同図に示すように、入出力装置４の表示手段４ｂにより表示することができる。そして、処理部３ｂは、タイヤ接地形状のデータを記憶部３ａに保存、すなわちデータベース化する（ステップＳＴ９）。なお、タイヤ接地形状のデータの保存は、タイヤ接地画像解析装置３の記憶部３ａではなく、他のこのタイヤ接地画像解析装置３とインターネットあるいはイントラネットなどのネットワークを介して接続されたデータベース用のサーバーなどに保存しても良い。
【００３９】
また、処理部３ｂは、このタイヤ接地形状のデータに基づいて、タイヤ接地特性を算出しても良い（ステップＳＴ１０）。つまり、結合接地形状関数６０から、タイヤ接地特性である接地面積、負荷荷重と接地面積に基づく平均圧力、タイヤの周方向（接地長方向）の最大接地長、タイヤの幅方向（接地幅方向）の最大接地幅などを算出しても良い。これらのタイヤ接地特性は、入出力装置４の表示手段４ｂにより表示することができる。また、これらのタイヤ接地特性をタイヤ接地形状のデータに含めて記憶部３ａに保存、すなわちデータベース化しても良い（ステップＳＴ９）。
【００４０】
さらに、処理部３ｂは、このタイヤ接地形状のデータをシミュレーションに利用しても良い（ステップＳＴ１１）。つまり、このタイヤ接地形状のデータからタイヤ１の接地面のモデルを作成し、タイヤ１の性能評価、例えば騒音性能、摩擦性能、操縦安定性能、制動性能などの評価を行っても良い。この場合は、タイヤ接地形状のデータが結合接地形状関数６０であるので、容易にタイヤ１の接地面のモデルを作成することができ、シミュレーションを行うタイヤ接地画像解析装置３の計算時間や計算量を減少することができる。なお、上記タイヤ接地画像解析装置３の処理部３ｂの処理能力が低い場合は、他のシミュレーションを行う処理能力の高い専用のシミュレーション装置に、上記タイヤ接地形状のデータを入力することでシミュレーションを行っても良い。
【００４１】
以上により、従来のようにタイヤ接地画像データ１０から膨張、収縮を繰り返してタイヤ接地形状であるピクセル画像を求める必要はなく、タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図ることができる。これにより、処理速度の比較的速くないＰＣなどを用いても、タイヤ接地画像解析を行うことができる。また、従来のように求められたタイヤ接地形状がピクセル画像ではなく、結合接地形状関数６０であるため、タイヤ接地形状のデータ量の減少を図ることができる。これにより、求められたタイヤ接地形状をデータとして保存、すなわちデータベース化することが容易となる。
【００４２】
なお、上記実施形態における生成されたタイヤ接地形状である外郭線の接地幅方向の分割、すなわち前方センター部２２、後方センター部３２、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０に分割する際には、右ショルダー部４０および左ショルダー部５０の幅は、タイヤ１の接地幅、すなわちタイヤ接地画像データ１０のタイヤ１の接地面の接地幅に対して１〜１０％であることが好ましい。図１３および図１４は、タイヤの接地幅に対する左右ショルダー部の幅が異なる場合の説明図である。図１３（ａ）および（ｂ）は、左右ショルダー部／接地幅＝１％の場合、図１３（ｃ）および（ｄ）は、左右ショルダー部／接地幅＝５％の場合、図１４（ａ）および（ｂ）は、左右ショルダー部／接地幅＝１０％の場合、図１４（ｃ）および（ｄ）は、左右ショルダー部／接地幅＝１５％の場合を示す図である。
【００４３】
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、タイヤ１の接地幅に対して１％の幅で分割された右ショルダー部４０ａおよび左ショルダー部５０ａの接地形状関数を含む結合接地形状関数６０ａは、タイヤ接地画像データ１０のタイヤ１の接地面の外周と近似している。また、同様に、図１３（ｃ）、（ｄ）に示す５％の幅で分割された右ショルダー部４０ｂおよび左ショルダー部５０ｂの接地形状関数を含む結合接地形状関数６０ｂは、タイヤ接地画像データ１０のタイヤ１の接地面の外周と近似している。また、同様に、図１４（ａ）、（ｂ）に示す１０％の幅で分割された右ショルダー部４０ｃおよび左ショルダー部５０ｃの接地形状関数を含む結合接地形状関数６０ｃは、タイヤ接地画像データ１０のタイヤ１の接地面の外周と近似している。しかし、タイヤ１の接地幅に対して１５％の幅で分割された右ショルダー部４０ｄおよび左ショルダー部５０ｄの接地形状関数を含む結合接地形状関数６０ｄは、タイヤ接地画像データ１０のタイヤ１の接地面の外周と近似していない。
【００４４】
これは、一般的なタイヤ１がトレッド部１ａを構成する図示しないブロックの剛性低下を防止するため、このタイヤ１の接地幅が最大となる場合に、右ショルダー部４０および左ショルダー部５０の近傍の周溝部分２５，３５を、タイヤ１の接地幅の両端部からこの接地幅の１０％以内に形成していないためである。つまり、タイヤ１の接地幅に対して１５％の幅で分割された右ショルダー部４０ｄあるいは左ショルダー部５０ｄと、前方センター部２２ｄあるいは後方センター部３２ｄとの分割は、周溝部分２５，３５で行われてしまう。従って、右ショルダー部４０ｄおよび左ショルダー部５０ｄの接地形状関数が周溝部分２５，３５の影響を受けてしまう。
【００４５】
従って、分割する右ショルダー部４０および左ショルダー部５０の幅をタイヤ１の接地幅に対して１０％以下にすることで、分割された右ショルダー部４０および左ショルダー部５０は、この周溝部分２５，３５の影響を受けずに、周方向に単調に変化するものとなる。これにより、接地形状関数として次数の低い多項式を用いることができ、タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図ることができる。
【００４６】
〔実施例〕
ここでは、上記タイヤ接地画像解析方法により、タイヤ接地画像データから生成したタイヤ接地形状である外郭線を関数で近似して求められた結合接地形状関数とタイヤ接地画像データとの比較を行った。図１５および図１６は、結合接地形状関数とタイヤ接地画像データとの比較を示す図である。図１５（ａ）は、サイズが２０５／６５Ｒ１５  ９４Ｓ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４．６ｋＮとしたタイヤ接地画像データ１０ａから結合接地状態関数６０ｅを求めたものである。図１５（ｂ）は、サイズが２０５／６５Ｒ１５  ９４Ｈ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１９０ｋＰａ、荷重４．６ｋＮとしたタイヤ接地画像データ１０ｂから結合接地状態関数６０ｆを求めたものである。図１６（ａ）は、サイズが１９５／６５Ｒ１５  ９１Ｈ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４．１ｋＮとしたタイヤ接地画像データ１０ｃから結合接地状態関数６０ｇを求めたものである。図１６（ｂ）は、サイズが１１Ｒ２２．５  １４Ｐであるトラック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９００ｋＰａ、荷重２４．５２ｋＮとしたタイヤ接地画像データ１０ｄから結合接地状態関数６０ｈを求めたものである。
【００４７】
いずれの場合にも、結合接地形状関数６０ｅ〜ｈは、それぞれタイヤ接地画像データ１０ａ〜ｄのタイヤ１の接地面の外周と近似していることが分かる。従って、この結合接地形状関数６０ｅ〜ｈから、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、結合接地形状関数６０ｅ〜ｈをシミュレーションに利用して、タイヤ１の性能評価（騒音性能、摩擦性能、操縦安定性能、制動性能など）の評価の信頼性が向上することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態では、中心ＡのＸＹ座標を基準として、タイヤ接地画像データ１０から上部接地画像データ２０と下部接地画像データ３０とを取り出した後、タイヤ接地形状である上部外郭線２１と下部外郭線３１を生成し、前方センター部２２、後方センター部３２、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０に分割する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、タイヤ接地画像データ１０から直接タイヤ接地形状である外郭線を生成し、前方センター部２２、後方センター部３２、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０に分割しても良い。この場合は、タイヤ接地画像データ１０を上下左右すべての方向からスキャンし、スキャンした上部外郭線から前方センター部２１、下部外郭線から後方センター部３１、右部外郭線から右ショルダー部４０、左部外郭線から左ショルダー部５０を分割する。そして、これら前方センター部２２、後方センター部３２、右ショルダー部４０、左ショルダー部５０の溝部分（周溝部分、ラグ溝部分）を微分などで抽出し、この抽出された溝部分を削除する。
【００４９】
また、上記実施形態において、取得したタイヤ接地画像データ１０をこのタイヤ接地画像データ１０の中心Ａから線対称に折り返し、あるいはこの中心Ａから点対称に、例えば１８０°回転させ、平均化を行っても良い。つまり、生成されるタイヤ接地形状である外郭線の前方センター部２１と後方センター部３１、右ショルダー部４０と左ショルダー部５０のいずれか一方あるいは両方を平均した外郭線とする。この場合は、生成されたタイヤ接地形状は、前後、左右あるいは前後左右のいずれかが平均化された外郭線となるので、タイヤ接地形状を構成する総合接地形状関数６０から算出されるタイヤ接地特性の精度を図ることができる。なお、取得したタイヤ接地画像データ１０の平均化には、このタイヤ接地画像データ１０を論理和、論理差により平均化する場合も含まれる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法（請求項１）によれば、タイヤ接地画像データから生成されたタイヤ接地形状の接地形状関数を求める、すなわち生成されたタイヤ接地形状を関数により近似する。従って、従来のようにタイヤ接地画像データから膨張、収縮を繰り返してタイヤ接地形状であるピクセル画像を求める必要はなく、タイヤ接地形状を構成する接地形状関数を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図ることができる。これにより、処理速度の比較的速くないＰＣなどを用いても、タイヤ接地画像解析を行うことができる。また、従来のように求められたタイヤ接地形状がピクセル画像ではなく、接地形状関数であるため、タイヤ接地形状のデータ量の減少を図ることができる。これにより、求められたタイヤ接地形状をデータとして保存、すなわちデータベース化することが容易となる。
【００５１】
また、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法（請求項２および請求項３）によれば、上記タイヤ接地画像解析方法において、タイヤ接地形状の全体を１つの関数で近似するのではなく、複数の関数により近似する。従って、タイヤ接地形状が複雑な形状である場合に、分割されたタイヤ接地形状ごとに接地形状関数を求めることで、各接地形状関数が割されたタイヤ接地形状に近似することができるので、タイヤ接地形状の全体も各接地形状関数を合わせることで近似することができる。これにより、タイヤ接地形状の全体に対して接地形状関数の近似性能が向上する。
【００５２】
また、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法（請求項４）によれば、上記タイヤ接地画像解析方法において、計算時間が短く、計算量が少ない多項式またはタイヤ接地形状の全体に対する近似性能の高いフーリエ級数のいずれか、あるいは両方を用いることができる。これにより、生成されたタイヤ接地形状からタイヤ接地形状の関数を求める際に、計算時間の短縮、計算量の減少または近似性能の向上のいずれかを任意に選択することができる。
【００５３】
また、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法（請求項５）によれば、分割する左右ショルダー部の幅がタイヤの接地幅両端部からタイヤの周方向の溝である周溝部分までの距離よりも短くなるようにする。従って、分割された左右ショルダー部はこの周溝部分の影響を受けずに、周方向に単調に変化するものとなる。これにより、接地形状関数として次数の低い多項式を用いることができ、タイヤ接地形状を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少をさらに図ることができる。
【００５４】
また、この発明に係るタイヤ接地画像解析方法（請求項６）によれば、ばらつきのあるタイヤ接地画像データのタイヤの接地面の前後、左右あるいは前後左右のいずれかを平均化する。これにより、生成されたタイヤ接地形状は、前後、左右あるいは前後左右のいずれかを平均化されるので、求められた接地形状関数から算出されるタイヤ接地特性の精度を図ることができる。
【００５５】
また、この発明に係るタイヤ接地画像解析装置（請求項７）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、入力手段により取得したタイヤ接地画像データから生成されたタイヤ接地形状の接地形状関数を求める、すなわち生成されたタイヤ接地形状を関数により近似する。従って、従来のようにタイヤ接地画像データから膨張、収縮を繰り返してタイヤ接地形状であるピクセル画像を求める必要はなく、タイヤ接地形状を構成する接地形状関数を求めるための計算時間の短縮、計算量の減少を図ることができる。これにより、処理速度の比較的速くないＰＣなどを用いても、タイヤ接地画像解析を行うことができる。また、従来のように求められたタイヤ接地形状がピクセル画像ではなく、接地形状関数であるため、タイヤ接地形状のデータ量の減少を図ることができる。これにより、求められたタイヤ接地形状をデータとして保存、すなわちデータベース化することが容易となる。
【００５６】
また、この発明に係るタイヤ接地画像解析プログラムによれば、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、請求項１〜６のいずれか一つに記載のタイヤ接地画像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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係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。
【図２】この発明に係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】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図４】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図５】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図６】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図７】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図８】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図９】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図１０】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図１１】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法の説明図である。
【図１２】この発明に係るタイヤ接地画像解析方法により求められた結合接地形状関数を示す図である。
【図１３】タイヤの接地幅に対する左右ショルダー部の幅が異なる場合の説明図である。
【図１４】タイヤの接地幅に対する左右ショルダー部の幅が異なる場合の説明図である。
【図１５】結合接地形状関数とタイヤ接地画像データとの比較を示す図である。
【図１６】結合接地形状関数とタイヤ接地画像データとの比較を示す図である。
【符号の説明】
１      タイヤ
２      撮像装置
３      タイヤ接地画像解析装置
４      入出力装置
１０    タイヤ接地画像データ
２０    上部タイヤ接地画像データ
２１    上部外郭線
２２，２６  前方ショルダー部
２７    接地形状関数
３０    下部タイヤ接地画像データ
３１    下部外郭線
３２，３６  後方ショルダー部
３７    接地形状関数
４０    右ショルダー部
４１    接地形状関数
５０    左ショルダー部
５１    接地形状関数
６０    結合接地形状関数
【図１】
2004333295.tif 000003
【図２】
2004333295.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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