專利名稱：應(yīng)用于輪胎x光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法
應(yīng)用于輪胎χ光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像處理方法，具體應(yīng)用于將輪胎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(gè)單紋理圖像。
背景技術(shù)：
輪胎是機(jī)動(dòng)車輛的主要?jiǎng)幼鲌?zhí)行構(gòu)件，輪胎性能的穩(wěn)定以及是否符合安全設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)將直接決定使用機(jī)動(dòng)車輛的人員安全。輪胎是一種筒狀斷面的圓環(huán)型可旋轉(zhuǎn)體，其是由 多層帶有鋼絲簾線的橡膠預(yù)制材料、復(fù)合橡膠預(yù)制材料經(jīng)貼合、成型、硫化定型加工而成。 所述結(jié)構(gòu)的輪胎，其構(gòu)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(jù)X光的透視成像原理，可以得到輪胎內(nèi)部鋼絲簾線狀態(tài)與分布狀況，通 過對(duì)鋼絲簾線的狀態(tài)與分布狀況的分析，獲取缺陷信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎的判級(jí)?，F(xiàn)有的輪胎X光機(jī)試驗(yàn)裝置，在試驗(yàn)過程中，輪胎被安裝、夾持在四個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)定位 柱上。定位柱旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，帶動(dòng)輪胎旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，由位于輪胎內(nèi)側(cè)的X光發(fā)生管發(fā)射X光線， 穿透輪胎，由位于輪胎外側(cè)的U型接收器接收?，F(xiàn)有的輪胎X光機(jī)試驗(yàn)裝置，在獲取輪胎的X光圖像之后，以輪胎的X光圖像為依 據(jù)，進(jìn)行判級(jí)。目前判級(jí)主要依賴人通過肉眼的觀察，對(duì)顯示在電腦屏幕上的輪胎X光圖像 缺陷進(jìn)行人工識(shí)別，通過人為的直觀判斷，來確認(rèn)輪胎的等級(jí)。在胎冠部位，由于有多個(gè)帶 束層相互疊加，相互交疊的帶束層會(huì)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(cuò)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(shù)缺陷信息是微弱的，這 也導(dǎo)致了輪胎缺陷較高的誤判率，這也為日后的輪胎使用，車輛行駛增加了危險(xiǎn)性。

發(fā)明內(nèi)容
如果能將胎冠部位的帶束層，采用數(shù)字圖像處理的方法進(jìn)行分離，單獨(dú)顯示出每 個(gè)帶束層的圖像，在后續(xù)的判級(jí)工作中，無論是采用人工判級(jí)還是使用軟件判級(jí)，都是將針 對(duì)每個(gè)被分離出來的帶束層紋理圖像進(jìn)行單獨(dú)缺陷識(shí)別工作，避免了各帶束層紋理帶來的 相互干擾，幫助極大降低輪胎的誤判率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所述的應(yīng)用于輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離的方法，其目的在 于解決上述問題而針對(duì)輪胎X光圖像的胎冠部位相互交疊的多帶束層紋理進(jìn)行分離，將每 個(gè)胎冠部位的多帶束層紋理，采用Gabor濾波器提取每個(gè)帶束層紋理的頻譜信息，并進(jìn)而 還原出單一帶束層紋理的圖像，進(jìn)一步可以將每個(gè)單一帶束層紋理圖像進(jìn)行人工視覺缺陷 分析或者進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)缺陷分析，幫助提高判級(jí)的準(zhǔn)確性。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，所述應(yīng)用于輪胎X光圖像胎冠部位帶束層分離的方 法，是在對(duì)輪胎X光圖像的胎冠部分進(jìn)行人工或計(jì)算機(jī)判級(jí)之前，針對(duì)輪胎胎冠部位各帶 束層紋理相互疊加的X光圖像，在進(jìn)行傅里葉頻譜分析后，不同帶束層紋理頻譜信息是可分離的，采用Gabor濾波的方法，選擇合適的Gabor濾波器參數(shù)，將歸屬于某個(gè)帶束層紋理 的頻譜信息提取出來，進(jìn)而還原為此帶束層的紋理圖像，達(dá)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(nèi)部，同時(shí)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小于Ix的寬度和高度，并使圖像Itj大小應(yīng) 該恰好能夠覆蓋胎冠部位的左邊緣和右邊緣；同時(shí)圖像Itj的四邊應(yīng)當(dāng)分別平行于輪胎X光 圖像Ix的四邊；第二步，將圖像Itj進(jìn)行快速傅里葉變換，得到頻譜信息矩陣If，將頻譜信息矩陣If 進(jìn)行移位操作，進(jìn)而得到以頻率(0，0)為中心點(diǎn)的2維頻譜信息矩陣IFS，IF,IFS均與圖像Iq 同大??；IF、Ifs與圖像Itj符合如下關(guān)系If = fft2(I0)Ifs = fftshift(IF)其中fft2表示進(jìn)行快速2維傅里葉變換，fft2變換后的結(jié)果圖像中，頻率(0，0) 所對(duì)應(yīng)的信息值對(duì)應(yīng)于結(jié)果矩陣的左上角首元素位置；fftshift表示對(duì)快速傅里葉變換結(jié)果Itj進(jìn)行移位操作，即以矩陣中心為原點(diǎn)，做 水平和垂直的坐標(biāo)軸，將1、3象限整體互換，將2、4象限整體互換得到的矩陣；互換后，頻率 (0,0)所對(duì)應(yīng)的信息值對(duì)應(yīng)于矩陣的中心位置；第三步，輪胎胎冠部位是由若干帶束層疊加構(gòu)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；采用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(guān)于(0，0)原點(diǎn)對(duì)稱的Gabor濾波器H;
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)用于輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法，其特征在于針對(duì)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(jìn)行傅里葉頻譜分析后，不同帶束層 紋理頻譜信息分布位置不同，是可分離的，采用Gabor濾波的方法，將歸屬于不同帶束層紋 理的頻譜信息分別提取出來，進(jìn)而還原為各帶束層的單紋理圖像，達(dá)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(nèi)部，同時(shí)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小于Ix的寬度和高度，并使圖像Iq大小應(yīng)該恰 好能夠覆蓋胎冠部位的左邊緣和右邊緣；同時(shí)圖像Itj的四邊應(yīng)當(dāng)分別平行于輪胎X光圖像 Ix的四邊；第二步，將圖像Itj進(jìn)行快速傅里葉變換，得到頻譜信息矩陣If，將頻譜信息矩陣If進(jìn)行 移位操作，進(jìn)而得到以頻率(0,0)為中心點(diǎn)的2維頻譜信息矩陣IFS, If、Ifs均與圖像I0同 大?。籌F、Ifs與圖像Itj符合如下關(guān)系 If = fft2(I0) Ifs = fftshift(IF)其中fft2表示進(jìn)行快速2維傅里葉變換，fft2變換后的結(jié)果圖像中，頻率(0，0)所對(duì) 應(yīng)的信息值對(duì)應(yīng)于結(jié)果矩陣的左上角首元素位置；fftshift表示對(duì)快速傅里葉變換結(jié)果Itj進(jìn)行移位操作，即以矩陣中心為原點(diǎn)，做水平 和垂直的坐標(biāo)軸，將1、3象限整體互換，將2、4象限整體互換得到的矩陣；互換后，頻率(0， 0)所對(duì)應(yīng)的信息值對(duì)應(yīng)于矩陣的中心位置；第三步，輪胎胎冠部位是由若干帶束層疊加構(gòu)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；采用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(guān)于(0，0)原點(diǎn)對(duì)稱的Gabor濾波器H ； cos θ sin θ Yu、
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層分離方 法的原理是基于紋理的可分離性；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(duì)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(gè)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復(fù)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征的紋理信息，含頻譜、方向，在對(duì)圖像I。進(jìn) 行快速傅里葉變換和移位操作后，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(duì)應(yīng)著Ifs中不同局部位置以及對(duì)應(yīng)局部位置中各元素值的大小，對(duì)應(yīng)著 頻譜信息矩陣Ifs中不同局部位置以及對(duì)應(yīng)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(fā)明所述應(yīng)用于輪胎X光圖像胎冠部位多帶束層紋理分離方法，針對(duì)由輪胎X光檢測(cè)設(shè)備所形成的輪胎X光圖像的胎冠部分進(jìn)行各帶束層分層化處理，通過采用Gabor濾波器，針對(duì)輪胎X光圖像因各帶束層疊加而形成復(fù)雜紋理的胎冠部位的頻譜信息進(jìn)行取舍，將相互疊加的帶束層紋理分離，從而可用于進(jìn)一步的胎冠部位缺陷識(shí)別。在使用此算法進(jìn)行各帶束層分離之前，根據(jù)同種規(guī)格輪胎測(cè)算出胎冠部分各帶束層的方向、位置、紋理周期信息，并進(jìn)一步得到各帶束層的頻譜特征，通過各帶束層頻譜信息的分布位置與范圍大小，來給出Gabor濾波器中的標(biāo)準(zhǔn)偏差、角度等參數(shù)，形成相應(yīng)的Gabor濾波器模板。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102081797SQ201010616070
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉正, 杭柏林, 王孔茂, 蔡懷宇, 都強(qiáng), 黃戰(zhàn)華 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 軟控股份有限公司