用于识别机动车轮胎上的标识的装置和方法
【专利说明】用于识别机动车轮胎上的标识的装置和方法
[0001]本发明涉及一种用于识别机动车轮胎上，尤其是在汽车的轮胎上的标识的方法和一种装置，其设计成用于实施按照本发明的方法。
现有技术
[0002]在轮胎的侧壁(侧面)上施加的标识(标记)常常含有对于工厂、检测机构、加油站和/或机动车队的营运者以及对于轮胎制造商和轮胎经销商都非常重要的息。通过自动地识别这些标识可以节省宝贵的工作时间和更高效地制定工作流程。
[0003]为了自动地识别轮胎侧面上的标识，这些标识可以包括数字、字母和符号，已知有一系列的方法和装置，尤其是形成图像的光学方法。其中的问题在于，轮胎侧面的标识一般地由位于黑色背景上的黑色标记组成，它们只有通过凸起或凹入作为浮雕文字从侧壁的表面上衬托出来。由此在标识和背景之间产生很小的光学对比度(反差)。借助于二维成像方法自动地识别标识因此是困难的。
[0004]为了改善对比度已经提出不同的方法:在EP0240078B1和EP0294530中充分利用通过定向的照明产生的浮雕文字的阴影。在DE2447480中描述，在反射的和漫射的光之间的强度差别可以实现标记的识别。
[0005]在US6735337B2和US6856697B2中为了标记识别建议使用每个标记与多个部分的模板("Template")的相关关系，由此导出是否正确识别该标记的可能性，尽管可能不能够看见标记的全部棱边。
[0006]另外的一系列方法通过使用3D方法，尤其是借助于激光线的光切方法来绕开在二维方法中的对比度问题。EP1332334B2，W003/023699A1，DE102008023936A1 和US7295948B2描述基于由激光扫描器在光切方法中产生的3D云点来切分或识别文字标记。
[0007]所有至此所述的方法的共同点在于，轮胎被拆下并且必须在探测单元下面的专用设备中被转动。因此这些方法涉及到高的人工和设备费用。
[0008]在W096/10727中提到从旁边驶过的机动车的轮胎侧面上的文字识别。在W097/07380中描述一种系统，其借助于3D-光切方法识别轮胎侧壁在驶过中的变形。在EP0816799中描述了一种类似的方法。为了获取完整轮胎侧面的数据，在此处车轮必须拆下，或者机动车必须停放在一个滚动测试台上，或者拍摄系统必须固定在机动车上，由此它与机动车一起运动。
[0009]本发明的任务是提供一种用于可靠地，识别机动车轮胎上的标识的装置和方法，其中，轮胎在识别过程期间可以保持安装在机动车上。
[0010]本发明的公开
按照本发明的用于识别施加在机动车轮胎侧面上的标识的方法包括，用至少一个光源定向地照明机动车轮胎，而机动车从至少一个摄像机旁边驶过并且被摄像机拍摄在摄像机旁边滚动的轮胎上的多个图像。由多个拍摄的图像合成轮胎侧面的图像和借助于文字识别方法(OCR方法)评价合成的图像，以便识别施加到轮胎侧面上的标识。
[0011]按照本发明的用于识别机动车轮胎上的标识的装置具有车道平面，至少一个光源，其设计成用于定向地照明机动车轮胎，至少一个摄像机，其设计成用于拍摄在车道平面上滚动的轮胎的多个图像，和评价装置，其设计成用于，由多个由摄像机拍摄的图像合成机动车轮胎的侧面的图像和借助于文字识别方法评价合成的图像。
[0012]本发明描述一种解决方案，借此在轮胎驶过期间可以实现稳定的自动的轮胎识另IJ，而不需要复杂和昂贵实现的系统。尤其是本发明避免常规解决方案的各种缺陷，例如复杂的机械结构、容易出现故障的机械运动的元件、用于拆卸和安装轮胎的高的时间耗费和/或用于复杂的测量技术的高的投资成本和/或附加地必需的部件例如滚动测试台。
[0013]本发明不仅可以在与常规2D图像结合而且可以与3D图像结合使用，后者通过3D摄像机拍摄。
[0014]在一个实施方式中，汽车轮胎侧面的图像的合成包括，以算法方式确定侧面的局部的区域在两个图像之间的运动。这种算法方式的确定能够将图像序列的全部图像反算到一个中心图像和构成一个惟一的图像。
[0015]在一个实施方式中，沿着轮胎的滚动方向多个光源布置在一条线上。这种布置能够使轮胎在整个驶过摄像机旁边期间得到足够好的照明。
[0016]在一个实施方式中，多个光源布置在不同的距离或车道平面以上的高度上。这种布置能够使具有不同直径的不同的轮胎得到好的照明。
[0017]在一个实施方式中，多个光源构造横向于轮胎的滚动方向的在不同的位置。这能够使不同轮距的机动车的轮胎得到好的照明。
[0018]在一个实施方式中，光源中的每一个具有可单独控制的照明元件。通过单独控制各个照明元件，可以使照明很好地匹配于实际的(环境)光情况。
[0019]在一个实施方式中，如此地设计光源，即它们以不同的波长的光照明轮胎。这样能够同时从至少两个不同的方向用不同波长的光(例如红和蓝光)照明轮胎。接下来将用于每个拍摄的图像的各个颜色通道分开。由于轮胎被用第一波长的光从不同于第二波长的光的照明方向照射，因此以这种方式增大轮胎侧面的可供图像合成使用是视图的数量。
[0020]照明装置可以包含红外线LED。红外线LED是特别好地适用的照明器具，因为它们不发射可见光并且因此不刺激机动车驾驶员。
[0021]照明装置可以在闪光模式下运行，由此其光强度可以进一步增大。
[0022]备选地或附加地可以设置一个反射镜结构，它能够将太阳光和/或汽车的前照灯的光转向到轮胎上，以便将自然的太阳光和/或汽车前照灯作为照明轮胎的光源使用。自然的太阳光和汽车的前照灯提供一种成本有利的和很好适用的用于照明轮胎的光源。尤其是机动车的远光灯是一种高强的和几乎平行发射的光源。
[0023]本发明的实施例在下面借助于附图详细解释。
[0024]附图简述:
图1在俯视图中示出用于识别机动车轮胎上的标识的装置的实施例的结构。
[0025]图2示意示出通过图像序列分析产生全部棱边(边缘)的具有反差明显的成像的各个图像。
[0026]图3示出多个光源的可能的布置的示例。
[0027]图4示意示出具有用于照明轮胎侧面的多个反射镜的转向光学系统。
[0028]图5示意示出用于识别轮胎标识的装置的实施例。
[0029]图6a和6b示出按照本发明的用于识别轮胎标识的方法的流程图。
[0030]附图的描述
图1示出用于识别机动车轮胎4上的标识的装置的实施例的结构的俯视图。
[0031]为了实施文字识别，机动车2在车道平面12上在行驶方向F上从左向右从装置旁边驶过。在机动车2驶过期间借助于至少一个摄影机8拍摄机动车2的下面的部分，尤其是它的车轮或轮胎4，的一个包括多个图像的图像序列。
[0032]为了照明轮胎4，在图1中示出的实施例中使用两个定向的光源61，62，它们在侧面与摄影机8错开地设置并且以各近似平行的光束51，52在与摄像机8的光轴A的尽可能大的角度α (〈90度)下照明轮胎4。摄像机8和光源61，62是固定安装的并且在拍摄图像序列期间不运动。光源61，62各具有两个可分开控制的照明元件61a，61b，62a，62b。具有各两个可分开控制的照明兀件61a，61b，62a，62b的两个光源61，62的数量仅仅是不例性的；尤其也可以使用多于两个光源61，62，它们分别具有多于或少于两个可分开控制的照明元件 61a，61b，62a，62b。
[0033]由于轮胎4在拍摄图像序列期间在车道平面12上滚动并且在每个图像中在轮胎4和光源61，62或摄像机之间存在另一个相对的定向，因此轮胎4的侧面在图像序列的各个图像中分别在一个另外的视图中成像。尤其是标识的棱边，其在实际的图像中垂直于摄像机8的光轴A的方向延伸，由于阴影被特别反差显著地成像。但是为了稳定地进行标记识另IJ，标识的全部棱边应该与其相对于光源61，62的方向无关地在一个图像中反差明显地成像。
[0034]按照本发明的用于借助于图像序列分析产生一个具有全部棱边的反差明显的成像的单独的图像的原理在图2中示意示出。
[0035]摄像机8的视野81和帧速率如此地设计，拍摄的图像序列包括轮胎4的至少四分之一转。
[0036]在图2中在三个图像中示例性地示出轮胎4的四分之一转，其中，在轮胎4与摄像机8面对的侧壁上的标识10减少成三个字母“DOT”。第一排(a)示出轮胎4在三个图像中的相应的位置，第二排(b)示出所属的摄像机图像。
[0037]在左边示出的第一摄像机图像中示意地表示出，标识10的垂直的棱边在轮胎4的这个位置上特别反差明显地成像。在第三，右边示出的摄像机图像中轮胎4进一步运动并且在此转动了 90度，因此在此处标识10的在第一摄像机图像中水平延伸的棱边特别反差明显地成像，该棱边在轮胎4转动之后现在垂直地延伸。
[0038]为了可靠地和稳定地自动识别标识10，需要一个惟一的图像，在该图像中全部棱边独立于其方向地反差明显地成像。这种图像可以在使用数字图像序列分析的已知的方法下产生，其中，图像的产生包括以下步骤:
在第一步骤中通过图像预处理准备单独的图像。其中包括一方面辐射测量修正，例如照明标准化，其补偿照明强度的大面积的不均匀性。附加地进行几何形状修正，例如成像失真的修正。
[0039]在第二步骤中借助于基于模型的运动补偿进行图像配准。轮胎4上的各个点在沿着摆线的滚动过程期间运动。在使用这种模型知识下可以以算法方式确定在图像序列的两个任意的图像之间的局部的图像区域的运动。为此可以使用不同的图像处理量方法，例如局部的图像区域的灰度值的标准化的交互相关，部的图像区域的灰度值的最小二乘匹配法或光流方法。作为结果，对于每个图像区域获得相应的摆线运动的参数。借助于这些参数现在可以将图像序列的全部图像反算到一个任意挑选出的中心图像，例如该序列的第一图像。
[0040]在图2中这个过程通过在第二排(b)中的图像和第三排(C)中的图像之间的箭头表示。在描述的反算之后，现在在第三排(C)中存在一个新的图像序列，其中轮胎侧面上的点，其是以不同的照明方向拍摄的，在全部图像中具有相同的像素座标。
[0041]由图像序列的描述的评价，作为另外附加的信息获得轮胎4在每个图像中的位置，滚动半径，行驶速度，以及通过三角测量对应的图像点机动车2与摄像机8的距离。可以利用行驶速度的信息来提高该方法的稳定性。如果行驶速度超过一个预定的极限值，超过该极限值不再可能有意义地评价测量结果，可以中断