應用於輪胎x光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法
2023-06-11 04:35:06 2
專利名稱：應用於輪胎x光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法
應用於輪胎χ光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法
技術領域：
本發明涉及一種數字圖像處理方法，具體應用於將輪胎X光圖像中胎冠部位多帶 束層相互疊加的多紋理圖像分離為多個單紋理圖像。
背景技術：
輪胎是機動車輛的主要動作執行構件，輪胎性能的穩定以及是否符合安全設計標 準將直接決定使用機動車輛的人員安全。輪胎是一種筒狀斷面的圓環型可旋轉體，其是由 多層帶有鋼絲簾線的橡膠預製材料、複合橡膠預製材料經貼合、成型、硫化定型加工而成。 所述結構的輪胎，其構成材料不可避免地存在著鋼絲簾線密度不均、簾線鋼絲斷裂、鋼絲簾 線缺失等問題。根據X光的透視成像原理，可以得到輪胎內部鋼絲簾線狀態與分布狀況，通 過對鋼絲簾線的狀態與分布狀況的分析，獲取缺陷信息，從而實現對輪胎的判級。現有的輪胎X光機試驗裝置，在試驗過程中，輪胎被安裝、夾持在四個可轉動定位 柱上。定位柱旋轉的同時，帶動輪胎旋轉，此時，由位於輪胎內側的X光發生管發射X光線， 穿透輪胎，由位於輪胎外側的U型接收器接收。現有的輪胎X光機試驗裝置，在獲取輪胎的X光圖像之後，以輪胎的X光圖像為依 據，進行判級。目前判級主要依賴人通過肉眼的觀察，對顯示在電腦屏幕上的輪胎X光圖像 缺陷進行人工識別，通過人為的直觀判斷，來確認輪胎的等級。在胎冠部位，由於有多個帶 束層相互疊加，相互交疊的帶束層會彼此掩蓋各帶束層的部分缺陷，因此在輪胎X光圖像 的胎冠部位，用肉眼直觀的觀察很難分辨出帶束層的某些缺陷，例如帶束層缺失、帶束層方 向錯誤、帶束層鋼絲斷裂等等，在人的肉眼看來，在胎冠部位的多數缺陷信息是微弱的，這 也導致了輪胎缺陷較高的誤判率，這也為日後的輪胎使用，車輛行駛增加了危險性。
發明內容
如果能將胎冠部位的帶束層，採用數字圖像處理的方法進行分離，單獨顯示出每 個帶束層的圖像，在後續的判級工作中，無論是採用人工判級還是使用軟體判級，都是將針 對每個被分離出來的帶束層紋理圖像進行單獨缺陷識別工作，避免了各帶束層紋理帶來的 相互幹擾，幫助極大降低輪胎的誤判率。
發明內容本發明所述的應用於輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離的方法，其目的在 於解決上述問題而針對輪胎X光圖像的胎冠部位相互交疊的多帶束層紋理進行分離，將每 個胎冠部位的多帶束層紋理，採用Gabor濾波器提取每個帶束層紋理的頻譜信息，並進而 還原出單一帶束層紋理的圖像，進一步可以將每個單一帶束層紋理圖像進行人工視覺缺陷 分析或者進行計算機自動缺陷分析，幫助提高判級的準確性。為了實現上述發明的目的，所述應用於輪胎X光圖像胎冠部位帶束層分離的方 法，是在對輪胎X光圖像的胎冠部分進行人工或計算機判級之前，針對輪胎胎冠部位各帶 束層紋理相互疊加的X光圖像，在進行傅立葉頻譜分析後，不同帶束層紋理頻譜信息是可分離的，採用Gabor濾波的方法，選擇合適的Gabor濾波器參數，將歸屬於某個帶束層紋理 的頻譜信息提取出來，進而還原為此帶束層的紋理圖像，達到各帶束層紋理分離的目的。具 體步驟如下第一步，獲取一幅完整的輪胎X光圖像Ix，在Ix內部，同時也是輪胎胎冠部位截取 大小2n*2n的正方形圖像Itj ；N的取值要求為2n小於Ix的寬度和高度，並使圖像Itj大小應 該恰好能夠覆蓋胎冠部位的左邊緣和右邊緣；同時圖像Itj的四邊應當分別平行於輪胎X光 圖像Ix的四邊；第二步，將圖像Itj進行快速傅立葉變換，得到頻譜信息矩陣If，將頻譜信息矩陣If 進行移位操作，進而得到以頻率(0，0)為中心點的2維頻譜信息矩陣IFS，IF,IFS均與圖像Iq 同大小；IF、Ifs與圖像Itj符合如下關係If = fft2(I0)Ifs = fftshift(IF)其中fft2表示進行快速2維傅立葉變換，fft2變換後的結果圖像中，頻率(0，0) 所對應的信息值對應於結果矩陣的左上角首元素位置；fftshift表示對快速傅立葉變換結果Itj進行移位操作，即以矩陣中心為原點，做 水平和垂直的坐標軸，將1、3象限整體互換，將2、4象限整體互換得到的矩陣；互換後，頻率 (0,0)所對應的信息值對應於矩陣的中心位置；第三步，輪胎胎冠部位是由若干帶束層疊加構成，因此圖像I。是由若干帶束層的 紋理相互疊加而形成的多紋理圖像，不同紋理的方向、頻譜是不同的，不同方向、頻譜的紋 理是可以分離的；採用Gabor濾波器可以分離出不同方向、頻譜的紋理，利用如下Gabor濾 波公式，生成關於(0，0)原點對稱的Gabor濾波器H;
權利要求
1. 一種應用於輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法，其特徵在於針對輪胎 X光圖像胎冠部位各帶束層紋理相互疊加的子圖像，在進行傅立葉頻譜分析後，不同帶束層 紋理頻譜信息分布位置不同，是可分離的，採用Gabor濾波的方法，將歸屬於不同帶束層紋 理的頻譜信息分別提取出來，進而還原為各帶束層的單紋理圖像，達到各帶束層紋理分離 的目的；具體步驟如下第一步，獲取一幅完整的輪胎X光圖像Ix，在Ix內部，同時也是輪胎胎冠部位截取大小 2n*2n的正方形圖像Iq ；N的取值要求為2n小於Ix的寬度和高度，並使圖像Iq大小應該恰 好能夠覆蓋胎冠部位的左邊緣和右邊緣；同時圖像Itj的四邊應當分別平行於輪胎X光圖像 Ix的四邊；第二步，將圖像Itj進行快速傅立葉變換，得到頻譜信息矩陣If，將頻譜信息矩陣If進行 移位操作，進而得到以頻率(0,0)為中心點的2維頻譜信息矩陣IFS, If、Ifs均與圖像I0同 大小；IF、Ifs與圖像Itj符合如下關係 If = fft2(I0) Ifs = fftshift(IF)其中fft2表示進行快速2維傅立葉變換，fft2變換後的結果圖像中，頻率(0，0)所對 應的信息值對應於結果矩陣的左上角首元素位置；fftshift表示對快速傅立葉變換結果Itj進行移位操作，即以矩陣中心為原點，做水平 和垂直的坐標軸，將1、3象限整體互換，將2、4象限整體互換得到的矩陣；互換後，頻率(0， 0)所對應的信息值對應於矩陣的中心位置；第三步，輪胎胎冠部位是由若干帶束層疊加構成，因此圖像Itj是由若干帶束層的紋理 相互疊加而形成的多紋理圖像，不同紋理的方向、頻譜是不同的，不同方向、頻譜的紋理是 可以分離的；採用Gabor濾波器可以分離出不同方向、頻譜的紋理，利用如下Gabor濾波公 式，生成關於(0，0)原點對稱的Gabor濾波器H ； cos θ sin θ Yu、
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層分離方 法的原理是基於紋理的可分離性；紋理的可分離性是指輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法的作用對象是輪 胎X光圖像的胎冠部位，在輪胎X光圖像的胎冠部位，多個帶束層紋理相互疊加，因此輪胎 X光圖像的胎冠部位顯示出的是各帶束層鋼絲簾線的紋理相互交疊的複雜紋理，輪胎X光 圖像胎冠部位圖像Itj的各帶束層包含有不同特徵的紋理信息，含頻譜、方向，在對圖像I。進 行快速傅立葉變換和移位操作後，得到的頻譜信息矩陣Ifs中，不同帶束層所具有的紋理信 息，含頻譜、方向，對應著Ifs中不同局部位置以及對應局部位置中各元素值的大小，對應著 頻譜信息矩陣Ifs中不同局部位置以及對應局部位置中各元素值的大小的紋理信息是可以 分離的。
全文摘要
本發明所述應用於輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法，針對由輪胎X光檢測設備所形成的輪胎X光圖像的胎冠部分進行各帶束層分層化處理，通過採用Gabor濾波器，針對輪胎X光圖像因各帶束層疊加而形成複雜紋理的胎冠部位的頻譜信息進行取捨，將相互疊加的帶束層紋理分離，從而可用於進一步的胎冠部位缺陷識別。在使用此算法進行各帶束層分離之前，根據同種規格輪胎測算出胎冠部分各帶束層的方向、位置、紋理周期信息，並進一步得到各帶束層的頻譜特徵，通過各帶束層頻譜信息的分布位置與範圍大小，來給出Gabor濾波器中的標準偏差、角度等參數，形成相應的Gabor濾波器模板。
文檔編號G06T7/00GK102081797SQ201010616070
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者劉正, 杭柏林, 王孔茂, 蔡懷宇, 都強, 黃戰華 申請人:天津大學, 軟控股份有限公司