(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-09
(45)【発行日】2024-07-18
(54)【発明の名称】タイヤ形状解析システムおよびタイヤ形状解析方法
(51)【国際特許分類】
G01B 11/22 20060101AFI20240710BHJP
G01B 11/24 20060101ALI20240710BHJP
B60C 19/00 20060101ALI20240710BHJP
G01M 17/02 20060101ALI20240710BHJP
【ＦＩ】
G01B11/22 H ZBP
G01B11/24 K
B60C19/00 H
G01M17/02
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020156799
(22)【出願日】2020-09-17
(65)【公開番号】P2022050282
(43)【公開日】2022-03-30
【審査請求日】2023-08-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000006714
【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮澤 昌志
【審査官】仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－５９８８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５０８４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－８０５６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２９４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－４１７９９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｂ６０Ｃ １９／００
Ｇ０１Ｍ １７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象であるタイヤの表面から凹んでいる部分である溝の三次元形状を測定する溝形状測定部と、前記タイヤの接地領域に対して溝埋めした領域である総接地領域を作成する総接地領域作成部と、
前記三次元形状に基づいて、前記総接地領域内の溝の位置の溝深さを測定する溝深さ測定部と、
を有するタイヤ形状解析システム。
【請求項2】
前記溝深さ測定部は、前記総接地領域内の溝の位置を示す溝分布データを作成する溝分布データ作成部と、
前記溝分布データが示す各位置の溝深さを算出する溝深さ算出部と、
を有する請求項１に記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項3】
前記溝深さ算出部は、路面を模した路面板の主面に設けられたシートの形状を測定し、前記シートから、前記路面板に接しているタイヤの溝の溝底までの距離を、前記溝深さとする請求項２に記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項4】
前記溝深さ算出部によって算出した各位置の溝深さを微小な直方体によって近似し、近似した直方体の体積の総和を、前記総接地領域内の溝体積として求める溝体積算出部をさらに有する請求項２または請求項３に記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項5】
前記溝形状測定部は、前記タイヤの溝に形成した模様パターンを、少なくとも２つのカメラで撮影し、前記カメラの撮影画像を解析して溝の形状を測定する請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項6】
前記溝形状測定部は、前記撮影画像について重み付け位相解析法を用いて前記模様パターンを解析し、溝の形状を測定する請求項５に記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項7】
前記溝形状測定部は、前記溝の撮影範囲を、共通の領域を含む２つの領域に分割し、
前記共通の領域は、前記模様パターンの１周期以上である請求項５または請求項６に記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項8】
前記溝形状測定部は、前記２つのカメラの移動と前記２つのカメラによる撮影とを繰り返して、前記総接地領域内の全ての溝を撮影する請求項５から請求項７のいずれか１つに記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項9】
前記２つのカメラ間の中点位置を（Ｘ、Ｙ）と定義した場合に、前記２つのカメラのタイヤ周方向の移動範囲Ｘは、
－最大接地長／２≦Ｘ≦最大接地長／２
前記２つのカメラのタイヤ幅方向の移動範囲Ｙは、
－最大接地幅／２≦Ｙ≦最大接地幅／２
である請求項５から請求項８のいずれか１つに記載のタイヤ形状解析システム。
【請求項10】
測定対象であるタイヤの表面から凹んでいる部分である溝の三次元形状を測定するステップと、前記タイヤの接地領域に対して溝埋めした領域である総接地領域を作成するステップと、前記三次元形状に基づいて、前記総接地領域内の溝の位置の溝深さを測定するステップと、を有するタイヤ形状解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ形状解析システムおよびタイヤ形状解析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
タイヤの接地面に生じる歪みを測定する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１においては、タイヤの接地面における陸部表面と溝底とに参照点をマーキングし、第１の状態でタイヤの接地面を複数のカメラにより撮影する第１撮影工程と、試験路面に接地させたタイヤを転動させ、第１の状態とは異なる第２の状態でタイヤの接地面を複数のカメラにより撮影する第２撮影工程とを含み、陸部表面と溝底とのそれぞれについて、第１撮影工程で撮影した画像と第２撮影工程で撮影した画像とのパターンマッチングを行い、参照点の変位に基づいて二次元的または三次元的な歪みを算出している。
【0003】
また、タイヤが接地したときの踏面の変形状態を測定する技術が特許文献２に開示されている。特許文献２においては、タイヤが接地する透明性を有する接地用板材と、接地用板材を挟んでタイヤと反対側から接地用板材を介して、タイヤ踏面にレーザ光を照射し、タイヤ踏面の画像を撮影している。これによって、接地変形状態にあるタイヤ踏面のトレッド部およびトレッド溝の変形形状を表す３次元データを取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－０６７６９０号公報
【文献】特開２００９－１３９２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示の技術によれば、タイヤの接地面の溝底歪みを測定できる。また、特許文献２に開示の技術によれば、トレッド部およびトレッド溝の変形形状を表す３次元データを取得できる。しかしながら、これらの技術によると、タイヤの接地面の溝深さを定量的に測定することができないため改善の余地がある。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的はタイヤの接地面の溝深さを定量的に測定することができるタイヤ形状解析システムおよびタイヤ形状解析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様によるタイヤ形状解析システムは、測定対象であるタイヤの表面から凹んでいる部分である溝の三次元形状を測定する溝形状測定部と、前記タイヤの接地領域に対して溝埋めした領域である総接地領域を作成する総接地領域作成部と、前記三次元形状に基づいて、前記総接地領域内の溝の位置の溝深さを測定する溝深さ測定部と、を有する。
【0008】
前記溝深さ測定部は、前記総接地領域内の溝の位置を示す溝分布データを作成する溝分布データ作成部と、前記溝分布データが示す各位置の溝深さを算出する溝深さ算出部と、を有していることが好ましい。
【0009】
前記溝深さ算出部は、路面を模した路面板の主面に設けられたシートの形状を測定し、前記シートから、前記路面板に接しているタイヤの溝の溝底までの距離を、前記溝深さとすることが好ましい。
【0010】
前記溝深さ算出部によって算出した各位置の溝深さを微小な直方体によって近似し、近似した直方体の体積の総和を、前記総接地領域内の溝体積として求める溝体積算出部をさらに有することが好ましい。
【0011】
前記溝形状測定部は、前記タイヤの溝に形成した模様パターンを、少なくとも２つのカメラで撮影し、前記カメラの撮影画像を解析して溝の形状を測定することが好ましい。
【0012】
前記溝形状測定部は、前記撮影画像について重み付け位相解析法を用いて前記模様パターンを解析し、溝の形状を測定することが好ましい。
【0013】
前記溝形状測定部は、前記溝の撮影範囲を、共通の領域を含む２つの領域に分割し、前記共通の領域は、前記模様パターンの１周期以上であることが好ましい。
【0014】
前記溝形状測定部は、前記２つのカメラの移動と前記２つのカメラによる撮影とを繰り返して、前記総接地領域内の全ての溝を撮影することが好ましい。
【0015】
前記２つのカメラ間の中点位置を（Ｘ、Ｙ）と定義した場合に、前記２つのカメラのタイヤ周方向の移動範囲Ｘは、－最大接地長／２≦Ｘ≦最大接地長／２、前記２つのカメラのタイヤ幅方向の移動範囲Ｙは、－最大接地幅／２≦Ｙ≦最大接地幅／２であることが好ましい。
【0016】
本発明のある態様によるタイヤ形状解析方法は、測定対象であるタイヤの表面から凹んでいる部分である溝の三次元形状を測定するステップと、前記タイヤの接地領域に対して溝埋めした領域である総接地領域を作成するステップと、前記三次元形状に基づいて、前記総接地領域内の溝の位置の溝深さを測定するステップと、を有する。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、タイヤの接地面の溝深さを定量的に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態の説明において、他の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。各実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、この実施形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【0020】
図１は、本発明の実施形態にかかるタイヤ形状解析システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態にかかるタイヤ形状解析システムは、溝形状測定部４０と、総接地領域作成部４２と、溝深さ測定部４４と、溝体積算出部４６とを有する。溝深さ測定部４４は、溝分布データ作成部４４１と、溝深さ算出部４４２とを有する。以下、これら各部の処理内容について説明する。
【0021】
（溝形状測定部）
図２は、図１中の溝形状測定部４０を示す構成図である。図３は、図２に示した溝形状測定部４０の機能を示すブロック図である。これらの図において、図２は、溝形状測定部４０の全体構成を模式的に示し、図３は、溝形状測定部４０の主たる機能を示している。
図２は、図１中の溝形状測定部４０を示す構成図である。図３は、図２に示した溝形状測定部４０の機能を示すブロック図である。これらの図において、図２は、溝形状測定部４０の全体構成を模式的に示し、図３は、溝形状測定部４０の主たる機能を示している。
【0022】
溝形状測定部４０は、タイヤ６０の溝形状を測定する。溝形状測定部４０は、撮影装置３と、タイヤ接地面解析装置２０とを備える（図２参照）。
【0023】
タイヤ６０は、溝部Ｍ１～Ｍ４を備えている。溝部Ｍ１～Ｍ４は、タイヤ６０の表面から凹んでいる部分である。本実施形態では４本の溝部Ｍ１～Ｍ４を含む領域に、格子シートＳＳ１～ＳＳ４が貼付されている。本実施形態では、４本の溝部Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４に、それぞれ、格子シートＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、ＳＳ４が貼付されている。格子シートＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３及びＳＳ４の貼付の際、例えば、スプレーのりが接着剤として用いられる。格子シートＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３及びＳＳ４の貼付は、作業者が手作業で行ってもよいし、図示しない装置や治具を利用して行ってもよい。格子シートＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３及びＳＳ４の格子は、例えば、１ｍｍ正方格子とする。なお、以降の説明では、格子シートＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３及びＳＳ４を総称して格子シートＳＳと呼ぶことがある。
【0024】
撮影装置３は、一対のカメラ１５ｂおよび１５ｃと、一対の照明用ランプ３２ａおよび３２ｂとを有する。カメラ１５ｂおよび１５ｃは、タイヤ６０を撮影する撮影部であり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラにより構成される。カメラ１５ｂおよび１５ｃは、より厳密には、タイヤ６０の表面から凹んでいる部分である、溝部に貼付された格子シートＳＳを含む領域を撮影する。
【0025】
また、撮影装置３は、固定棒１５ＡＭを有している。一対のカメラ１５ｂおよび１５ｃは、固定棒１５ＡＭに固定される。一対のカメラ１５ｂおよび１５ｃは、タイヤ６０を相互に異なる方向から撮影できるように、固定棒１５ＡＭの異なる位置に固定される。これらのカメラ１５ｂおよび１５ｃは、タイヤ６０を左右方向から同時に撮影して、タイヤ画像（タイヤ６０のデジタル画像データ）を生成する。
【0026】
照明用ランプ３２ａおよび３２ｂは、カメラ１５ｂおよび１５ｃの撮影範囲を照らすランプであり、例えば、ハロゲンランプにより構成される。これらの照明用ランプ３２ａおよび３２ｂは、常時点灯タイプであっても良いし、フラッシュ点灯タイプであっても良い。
【0027】
タイヤ接地面解析装置２０は、例えば、所定の解析プログラムをインストールしたＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、撮影装置３によって撮影されたタイヤ６０の画像について画像処理を行ってタイヤ解析処理を行う。
【0028】
図３に示すように、本実施形態にかかるタイヤ接地面解析装置２０は、撮影装置３によって撮影されたタイヤ６０の画像を、非接触形状測定手法によって解析する解析部４１を備える。解析部４１は、画像平滑部４１１と、輝度分布取得部４１２と、間引き処理部４１３と、モアレ縞作成部４１４と、位相分布算出部４１５と、三次元形状算出部４１６と、逆フーリエ変換部４１９とを備えている。
【0029】
画像平滑部４１１は、撮影した画像を平滑化する。輝度分布取得部４１２は、画像平滑部４１１が平滑化した画像から、輝度分布を示す画像を得る。間引き処理部４１３は、輝度分布を示す画像について間引き処理を行う。間引き処理部４１３と、モアレ縞作成部４１４は、間引き処理された画像について線形補間を行ってモアレ縞を作成する。位相分布算出部４１５は、モアレ縞に基づいて格子シートの位相分布を算出する。三次元形状算出部４１６は、算出した格子シートの位相分布に基づいて、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域における三次元形状を算出する。逆フーリエ変換部４１９は、後述する逆フーリエ変換処理を行う。
【0030】
図４は、格子シートＳＳを撮影した画像の例を示す図である。撮影装置３によって撮影した画像には、タイヤ６０の溝部表面に貼付された格子シートＳＳが含まれている。図４に示すように、溝底曲面部ＷＲは、撮影装置３によって撮影することができる。
【0031】
図５は、図４に示す画像について、非接触形状測定手法の一例であるサンプリングモアレ法によって、位相解析を行った例を示す図である。サンプリングモアレ法を利用することにより、他の手法に比べて高精度に溝底表面の歪みを算出できる。サンプリングモアレ法は、例えば、カメラ画素と同一方向に格子が周期的に配置されたパターンを位相解析の対象とするという制約がある。本実施形態ではタイヤ６０の表面の格子シートＳＳに対して正面ではなく斜め方向から撮影することによって、上記制約を解消できる。
【0032】
なお、非接触形状測定手法として、デジタル画像相関法、フーリエ変換法、光切断法などを用いてもよく、溝底表面の歪みを算出できる手法であればどのような手法を用いてもよい。
【0033】
（格子シート）
図６は、格子シートＳＳの格子ピッチを説明するための図である。図６に示すように、格子シートＳＳは、矩形の孔が多数設けられており、隣り合う孔の中心位置同士の距離ＫＰが格子シートＳＳの格子ピッチである。
図６は、格子シートＳＳの格子ピッチを説明するための図である。図６に示すように、格子シートＳＳは、矩形の孔が多数設けられており、隣り合う孔の中心位置同士の距離ＫＰが格子シートＳＳの格子ピッチである。
【0034】
ここで、適切な格子ピッチについて、発明者が検証した結果、以下のことが判明した。溝底表面の曲率半径をＲとしたとき、格子ピッチが０．２１×Ｒより小さい場合、格子が崩れないように格子シートＳＳを貼り付けるのが困難であった。また、格子ピッチが２．４０×Ｒより大きい場合、溝底表面で生じている集中歪みの最大値を検出するのが困難であった。したがって、本実施形態において用いる格子シートの格子ピッチは、式（１）を満たすことが望ましい。
【0035】
０．２１×Ｒ ≦ 格子ピッチ ≦ ２．４０×Ｒ … （１）
【0036】
このような格子ピッチを有する格子シートを用いることにより、タイヤの溝底表面の歪みを高精度に測定することができる。なお、格子ピッチ＞２．４０×Ｒの場合、歪みの勾配が大きい箇所が増え、どれが本当の溝部表面歪みの集中部分なのかを特定するのが困難になるので、好ましくない。
【0037】
なお、格子シートＳＳは、矩形の孔が多数設けられている場合に限らず、他の形状例えば三角形の孔が多数設けられていても良い。また、孔の大きさは任意でよい（ただし、目視で格子ピッチの距離ＫＰを識別可能であることが前提である）。
【0038】
【0039】
（非接触形状測定手法の例）
本実施形態では、非接触形状測定手法として、例えば、サンプリングモアレ法を用いる。サンプリングモアレ法は、２次元格子を貼り付けた計測物体の撮影画像を所定画素おき（Ｘ画素おき）にサンプリングし、形状を測定する手法である。他の非接触形状測定手法として、例えば、デジタル画像相関法やフーリエ変換法などを用いてもよい。本実施形態では、サンプリングモアレ法のうち、間引き選択型サンプリングモアレ法を用いる場合について説明する。間引き選択型サンプリングモアレ法は、サンプリングモアレ法において、撮影画像の画素ごとに、解析に最適な間引き数の位相分布を参照する方法である。
本実施形態では、非接触形状測定手法として、例えば、サンプリングモアレ法を用いる。サンプリングモアレ法は、２次元格子を貼り付けた計測物体の撮影画像を所定画素おき（Ｘ画素おき）にサンプリングし、形状を測定する手法である。他の非接触形状測定手法として、例えば、デジタル画像相関法やフーリエ変換法などを用いてもよい。本実施形態では、サンプリングモアレ法のうち、間引き選択型サンプリングモアレ法を用いる場合について説明する。間引き選択型サンプリングモアレ法は、サンプリングモアレ法において、撮影画像の画素ごとに、解析に最適な間引き数の位相分布を参照する方法である。
【0040】
（サンプリングモアレ法）
サンプリングモアレ法では、例えば、撮影した画像について、一定方向（例えば、垂直方向）に平滑化し、平滑化した画像の間引き処理および線形補間処理を行ってモアレ縞画像を得て、位相分布を利用して２つのカメラ間の画面内の対応する点を探索する。
サンプリングモアレ法では、例えば、撮影した画像について、一定方向（例えば、垂直方向）に平滑化し、平滑化した画像の間引き処理および線形補間処理を行ってモアレ縞画像を得て、位相分布を利用して２つのカメラ間の画面内の対応する点を探索する。
【0041】
ここで、サンプリングモアレ法におけるモアレ縞の生成および位相分布の算出の例について、図８を参照しながらより詳細に説明する。図８は、サンプリングモアレ法におけるモアレ縞の生成について説明するための図である。図８は、日本実験力学会講演論文集，Ｎｏ１０（２０１０）「サンプリングモアレ法を用いた三次元形状・ひずみ分布の動的計測手法の精度評価」より引用、改変したものである。図８に示す例は、「４」という間引き数を用いて、間引き一律型サンプリングモアレ法によってモアレ縞を生成する例である。
【0042】
ステップＳ１１では、解析部４１が、溝底表面の撮影画像について、垂直方向（縦方向）に平滑化した画像を得る。以下は、垂直方向に平滑化した場合の処理について説明するが、水平方向（横方向）に平滑化した場合も同様の処理となる。
【0043】
ステップＳ１２では、解析部４１が、平滑化した画像から、１ラインを抽出し、輝度分布を示す画像９０を得る。
【0044】
ステップＳ１３では、解析部４１が、１枚の画像９０について、４画素ごとに間引くことにより、画像９１ａ～９１ｄという４個の画像が生成される。画像９１ａ～９１ｄは、それぞれ、間引きを開始する画素が異なる。画素を間引くことによって生成される画像の数は、間引き数と一致する。例えば、間引き数が「４」の場合は４個の画像が、間引き数が「５」の場合は５個の画像が、それぞれ生成される。
【0045】
ステップＳ１４では、解析部４１が、画像９１ａ～９１ｄのそれぞれについて、間引かれた画素が設定されていない画素の輝度を、間引かれていない画素が設定されている画素の輝度を用いた線形補間によって設定する処理が施される。これにより、モアレ縞９２ａ～９２ｄが得られる。
【0046】
ステップＳ１５では、解析部４１が、モアレ縞９２ａ～９２ｄの輝度を、以下の式（２）に当てはめることにより、間引き数に対応する位相分布における画素位置に対応する位置の位相σが得られる。
【0047】
【数1】
【0048】
ここで、Ｘは、間引き数であり（Ｘは自然数）、Ｉ（ｋ）はｋ枚目（ｋは自然数）のモアレ縞の輝度を示す。すなわち、間引き数に対応する位相分布における画素位置に対応する位置の位相σを求める際は、その画素位置に対応する位置の輝度をｋ枚目のモアレ縞から引用し、Ｉ（ｋ）に格納してから位相σを計算する。図８に示す例において、モアレ縞９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄはそれぞれ１番目、２番目、３番目、４番目のモアレ縞に相当する。
【0049】
モアレ縞９２ａ～９２ｄを参照しながら式（２）を用いてそれぞれの画素位置に対応する位相値を算出することにより、画像９０を「４」という間引き数で間引いた場合の位相分布９３を算出することができる。
【0050】
モアレ縞の位相分布９３に参照格子の位相分布９４と演算することによって、位相が－πからπまでの周期性を有する格子シートの位相分布９５を得ることができる。
【0051】
図９は、選択型サンプリングモアレ法を説明するためのフローチャートである。
【0052】
ステップＳ２０１では、解析部４１の画像平滑部４１１が、溝底表面の撮影画像について、垂直方向（縦方向）に平滑化した画像を得る。この処理は、先述した図８のステップＳ１１と同様である。
【0053】
ステップＳ２０２では、解析部４１の輝度分布取得部４１２が、平滑化した画像から、１ラインを抽出し、輝度分布を示す画像を得る。この処理は、先述した図８のステップＳ１２と同様である。
【0054】
ステップＳ２０３では、解析部４１の間引き処理部４１３が、複数種類の画素数でそれぞれ間引き処理を行う。本例では、４画素間引きまたは５画素間引きを選択して行う。４画素で間引き処理を行うことによって得られる画像は、先述したステップＳ１３の処理によって得られる画像９１ａ～９１ｄと同様になる。
【0055】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において４画素および５画素でそれぞれ間引き処理を行った結果について、解析部４１のモアレ縞作成部４１４が、モアレ縞をそれぞれ生成する。ステップＳ２０３において４画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞は、先述したステップＳ１４の処理によって得られたモアレ縞９２ａ～９２ｄと同様になる。
【0056】
図１０は、５画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞の例を示す図である。図１０は、日本実験力学会講演論文集，Ｎｏ１０（２０１０）「サンプリングモアレ法を用いた三次元形状・ひずみ分布の動的計測手法の精度評価」より引用、改変したものである。図１０に示すように、間引かれた画素が設定されていない画素の輝度を、間引かれていない画素が設定されている画素の輝度を用いた線形補間によって設定する処理を施すことにより、モアレ縞９２ｅ～９２ｉが得られる。
【0057】
図９のステップＳ２０５では、解析部４１の位相分布算出部４１５が、４画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞９２ａ～９２ｄの輝度、および、５画素で間引き処理を行った結果について生成したモアレ縞９２ｅ～９２ｉの輝度を、上記の式（２）に当てはめることにより、間引き数に対応する位相分布における画素位置に対応する位置の位相σが得られる。
【0058】
モアレ縞９２ａ～９２ｄ、モアレ縞９２ｅ～９２ｉを参照しながら式（２）を用いてそれぞれの画素位置に対応する位相値を算出することにより、１ラインの画像を「４」、「５」という間引き数でそれぞれ間引いた場合の位相分布を算出することができる。つまり、モアレ縞９２ａ～９２ｄ、モアレ縞９２ｅ～９２ｉの位相分布に参照格子の位相分布と演算することによって、位相が－πからπまでの周期性を有する格子シートの位相分布をそれぞれ得ることができる。
【0059】
図９のステップＳ２０６では、解析部４１の位相分布算出部４１５が、画素ごとに、形状解析に適した格子シートの位相分布を参照する。図１１は、格子シートＳＳの画像の例を示す図である。図１１において、例えば、格子シートＳＳを撮影した画像において、格子ピッチのある１ピッチＰ４が４画素に相当する場合は、４画素間引き処理を行った結果について生成した格子シートの位相分布を参照する。また、格子シートＳＳを撮影した画像において、格子ピッチの別の１ピッチＰ５が５画素に相当する場合は、５画素間引き処理を行った結果について生成した格子シートの位相分布を参照する。
【0060】
図９のステップＳ２０７では、ステップＳ２０６において画素ごとに格子シートの位相分布を参照した結果に基づいて、解析部４１の位相分布算出部４１５が、形状算出用の格子シートの位相分布を決定する。これにより、格子シートＳＳを撮影した画像において、格子ピッチの１ピッチがどのような画素数に相当しても、精度のよい形状解析結果を得ることができる。つまり、例えば、４画素に固定した間引きを行うと、１ピッチが５画素に相当する領域について解析精度の低下が生じることがある。これに対し、間引きする画素数を固定せずに先述したように４画素または５画素の間引きを行うことにより、１ピッチが５画素または４画素に相当する領域それぞれについて、解析精度の低下を回避することができる。このように、解析部４１による解析に最適な間引き数の位相分布を選択する。
【0061】
形状算出用の位相分布は、例えば以下のように決定する。すなわち、例えば、撮影画像を平滑化した画像から１ラインを抽出した、輝度分布を示す画像９０について、最も暗い画素同士の間隔に相当する画素数を求め、その画素数を間引き画素数とする。そして、その画素数で間引き処理を行った結果に対応する位相分布を、形状算出用の位相分布とする。
【0062】
図１２は、溝形状測定部４０による溝形状測定処理を示すフローチャートである。図１２において、ステップＳ１０１では、タイヤ６０の溝底表面を含む部分に格子パターンを貼付する。ステップＳ１０２では、タイヤの表面から凹んでいる部分である溝部を少なくとも含む領域に設けられた格子シートを撮影する。ステップＳ１０３では、撮影された画像を解析する。以上により、タイヤの溝形状を測定することできる。
【0063】
（デジタル画像相関法）
デジタル画像相関法を用いて溝形状を測定してもよい。デジタル画像相関法では、撮影した画像に対し、パターンマッチング法を適用する。例えば、特徴ベースマッチング、領域ベースマッチング又は位相ベースマッチングのいずれか１つを適用する。次に、上述した位相分布に相応する、複数の異なる方向からの撮影画像の対応点を算出する。そして、複数の異なる方向からの撮影画像の対応点と各カメラの視線（撮影方向）とに基づいて、三次元形状を算出する。各撮影画像の対応点とカメラの視線、つまりカメラ１５ｂとカメラ１５ｃとタイヤ６０（路面板２２１）との相対位置に基づいてカメラ１５ｂ、１５ｃのそれぞれで取得した撮影画像の位相分布を視線データとして利用することで、三次元形状を得ることができる。
デジタル画像相関法を用いて溝形状を測定してもよい。デジタル画像相関法では、撮影した画像に対し、パターンマッチング法を適用する。例えば、特徴ベースマッチング、領域ベースマッチング又は位相ベースマッチングのいずれか１つを適用する。次に、上述した位相分布に相応する、複数の異なる方向からの撮影画像の対応点を算出する。そして、複数の異なる方向からの撮影画像の対応点と各カメラの視線（撮影方向）とに基づいて、三次元形状を算出する。各撮影画像の対応点とカメラの視線、つまりカメラ１５ｂとカメラ１５ｃとタイヤ６０（路面板２２１）との相対位置に基づいてカメラ１５ｂ、１５ｃのそれぞれで取得した撮影画像の位相分布を視線データとして利用することで、三次元形状を得ることができる。
【0064】
図１３は、本実施形態にかかるタイヤ形状解析システム１によるタイヤ解析方法を示すフローチャートである。図１３において、ステップＳ６０１では、ランダムパターンを形成したタイヤの表面を少なくとも２台のカメラで撮影する。ステップＳ６０２では、２台のカメラによる撮影画像に対し、パターンマッチング法を適用する。ステップＳ６０３では、複数の異なる方向からの撮影画像の対応点を算出する。ステップＳ６０４では、算出した対応点（位相分布に相当）と各カメラの視線（撮影方向）とに基づいて、三次元形状を算出する。
【0065】
（フーリエ変換法）
フーリエ変換法を用いて溝形状を測定してもよい。図１４は、撮影部によって撮影した画像を二次元フーリエ変換して取得できる、パワースペクトルの例を示す図である。図１４は、上下方向周波数及び水平方向周波数のパワースペクトルを示す。図３中の逆フーリエ変換部４１９は、図１４に示すパワースペクトルについて、上下方向の一次調和波ＷＶ及び水平方向の一次調和波ＷＨを抽出する。
フーリエ変換法を用いて溝形状を測定してもよい。図１４は、撮影部によって撮影した画像を二次元フーリエ変換して取得できる、パワースペクトルの例を示す図である。図１４は、上下方向周波数及び水平方向周波数のパワースペクトルを示す。図３中の逆フーリエ変換部４１９は、図１４に示すパワースペクトルについて、上下方向の一次調和波ＷＶ及び水平方向の一次調和波ＷＨを抽出する。
【0066】
図１５は、フーリエ変換法を用いて溝形状を測定する処理を示すフローチャートである。図１５において、ステップＳ５０１では、模様パターンを少なくとも２台のカメラで撮影する。ステップＳ５０２では、撮影した画像を二次元フーリエ変換し、パワースペクトルを取得する。ステップＳ５０３では、取得したパワースペクトルから、上下方向の一次調和波ＷＶ及び水平方向の一次調和波ＷＨを抽出し、それぞれについて二次元逆フーリエ変換する。ステップＳ５０４では、二次元逆フーリエ変換によって得られたラッピング型の位相分布を位相接続して、アンラッピング型に変換する。ステップＳ５０５では、各カメラによる撮影画像の位相分布と各カメラの視線（撮影方向）とに基づいて、三次元形状を算出する。
【0067】
（重み付け位相解析法）
重み付け位相解析法を用いて溝形状を測定してもよい。図１６は、本実施形態にかかるタイヤ形状解析システム１によるタイヤ解析方法を示すフローチャートである。図１６において、ステップＳ５０１では、模様パターンを少なくとも２台のカメラで撮影する。ステップＳ５０２ａでは、撮影した画像を縦方向、横方向にそれぞれ平滑化処理する。ステップＳ５０２ｂでは、ステップＳ５０２ａで縦方向、横方向に平滑化処理した画像に対して、格子の位相分布を求める。例えば、特許第５７９５０９５号公報に記載の技術を用いて格子の位相分布を求める。例えば、縦方向（ｘ方向）への重み付け関数Ｗｘ（ｋ）と横方向（ｙ方向）への重み付け関数Ｗy（ｌ）とを２次元方向への重み付け関数Ｗｘｙ（ｋ、ｌ）として表した場合、式（３）のようになる。そして、縦方向（ｘ方向）の位相算出式は式（４）、横方向（ｙ方向）の位相算出式は式（５）となる。式（４）および式（５）を利用して格子の位相分布を求める。
重み付け位相解析法を用いて溝形状を測定してもよい。図１６は、本実施形態にかかるタイヤ形状解析システム１によるタイヤ解析方法を示すフローチャートである。図１６において、ステップＳ５０１では、模様パターンを少なくとも２台のカメラで撮影する。ステップＳ５０２ａでは、撮影した画像を縦方向、横方向にそれぞれ平滑化処理する。ステップＳ５０２ｂでは、ステップＳ５０２ａで縦方向、横方向に平滑化処理した画像に対して、格子の位相分布を求める。例えば、特許第５７９５０９５号公報に記載の技術を用いて格子の位相分布を求める。例えば、縦方向（ｘ方向）への重み付け関数Ｗｘ（ｋ）と横方向（ｙ方向）への重み付け関数Ｗy（ｌ）とを２次元方向への重み付け関数Ｗｘｙ（ｋ、ｌ）として表した場合、式（３）のようになる。そして、縦方向（ｘ方向）の位相算出式は式（４）、横方向（ｙ方向）の位相算出式は式（５）となる。式（４）および式（５）を利用して格子の位相分布を求める。
【0068】
【数2】
【0069】
【数3】
【0070】
【数4】
【0071】
ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２ｂによって得られたラッピング型（πでラップして-πに戻る）の位相分布を位相接続して、アンラッピング型に変換する。ステップＳ５０５では、各カメラによる撮影画像の位相分布と各カメラの視線（撮影方向）とに基づいて、三次元形状を算出する。
【0072】
（複数回に分けて撮影）
模様パターンが設けられている溝を撮影する場合に、溝全体を１回で撮影するのではなく、撮影範囲を分割して複数回に分けて撮影することが好ましい。例えば、撮影範囲を２つに分割し、２回に分けて撮影することが好ましい。
模様パターンが設けられている溝を撮影する場合に、溝全体を１回で撮影するのではなく、撮影範囲を分割して複数回に分けて撮影することが好ましい。例えば、撮影範囲を２つに分割し、２回に分けて撮影することが好ましい。
【0073】
図１７は、撮影対象であるタイヤとカメラとの位置関係を示す図である。図１８は、図１７の一部を拡大して示す図である。図１７および図１８において、図の左右方向がタイヤ幅方向であり、図の奥行き方向がタイヤ周方向、かつ、路面板２２１の延在方向である。図１７において、路面板２２１の上面２２１Ｕにはタイヤ６０が接している。路面板２２１の下面２２１Ｄ側には、カメラ１５ｂ１および１５ｂ２、カメラ１５ｃ１および１５ｃ２が設けられている。カメラ１５ｂ１および１５ｂ２は、図の奥行き方向に重なって配置されている。カメラ１５ｃ１および１５ｃ２は、図の奥行き方向に重なって配置されている。
【0074】
本例では、カメラ１５ｂ１および１５ｂ２、カメラ１５ｃ１および１５ｃ２が、タイヤ６０の範囲Ｈを撮影する場合について説明する。範囲Ｈには、タイヤ６０の溝６２が含まれている。図１８は、範囲Ｈを拡大して示す。図１８に示すように、範囲Ｈは、２つの範囲Ｈ１と範囲Ｈ２とからなる。このため、溝６２の撮影範囲が２つの範囲Ｈ１、Ｈ２に分割され、２回に分けて撮影される。２つの範囲Ｈ１、範囲Ｈ２には、共通の領域ＨＣがある。つまり、溝６２の撮影範囲が、共通の領域を含む２つの領域に分割されている。そして、共通の領域ＨＣは、模様パターンのタイヤ幅方向の１周期以上であることが好ましい。このように共通の領域ＨＣを設けつつ撮影範囲を分割することにより、撮影領域ごとの溝形状を精度よく合成でき、溝全体の形状を取得することができる。なお、共通の領域ＨＣが模様パターンのタイヤ幅方向の１周期未満であると、サンプリングモアレ法の制約で溝形状の合成精度が低下するため好ましくない。
【0075】
ここで、カメラ同士の位置関係などについて説明する。図１９は、カメラ同士の位置関係などを示す図である。図１９において、カメラ１５ｂは図１７に示すカメラ１５ｂ１および１５ｃ１に相当し、カメラ１５ｃは図１７に示すカメラ１５ｂ２および１５ｃ２に相当する。
【0076】
図１９に示すように、カメラ１５ｂおよびカメラ１５ｃは、固定棒１５ＡＭに固定されている。カメラ１５ｂとカメラ１５ｃとの間の距離（以下、カメラ間距離）は、例えば、いずれも１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下であることが好ましい。カメラが固定棒に設置されている場合、固定棒１５ＡＭの中心線１５Ｓに沿った距離１５Ｄが、カメラ間距離である。
【0077】
また、カメラ１５ｂとカメラ１５ｃとの間の中点位置１５Ｐから、撮影対象であるタイヤの溝に設けられた格子シートＳＳまでの距離（以下、タイヤ・カメラ間距離）は（１０．５×Ｆ）ｍｍ以上（１８．５×Ｆ）ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、Ｆは、カメラのレンズの焦点距離である。
【0078】
さらに、タイヤ・カメラ間距離に対する、カメラ間距離の比は、０．５１以上１．３５以下であることが好ましい。なお、カメラが固定棒１５ＡＭに設置されている場合、格子シートＳＳから中心線１５Ｓまでの距離１５Ｅが、タイヤ・カメラ間距離である。
【0079】
なお、図１７および図１８を参照して説明した例では、撮影範囲を２つの範囲に分割し、２回に分けて撮影しているが、３つ以上の範囲に分割し、分けて撮影してもよい。すなわち、撮影範囲を少なくとも２つの範囲に分割し、分けて撮影すればよい。いずれの場合でも共通の領域を含むように分割し、共通の領域は、模様パターンのタイヤ幅方向の１周期以上であることが好ましい。
【0080】
（カメラの移動範囲）
上記のカメラ１５ｂ、１５ｃは移動できるようになっており、タイヤ接地面の溝全てを撮影できることが好ましい。つまり、カメラ１５ｂ、１５ｃの移動とカメラ１５ｂ、１５ｃによる撮影とを繰り返して、総接地領域内の全ての溝を撮影することが好ましい。上記のように分割した撮影範囲について、カメラの移動と撮影とを繰り返すことにより、タイヤ接地面全体での溝深さおよび溝体積を評価することができる。
上記のカメラ１５ｂ、１５ｃは移動できるようになっており、タイヤ接地面の溝全てを撮影できることが好ましい。つまり、カメラ１５ｂ、１５ｃの移動とカメラ１５ｂ、１５ｃによる撮影とを繰り返して、総接地領域内の全ての溝を撮影することが好ましい。上記のように分割した撮影範囲について、カメラの移動と撮影とを繰り返すことにより、タイヤ接地面全体での溝深さおよび溝体積を評価することができる。
【0081】
図２０は、タイヤ接地面の画像の例を示す図である。図２０において、カメラは、タイヤ幅方向およびタイヤ周方向に移動できるようなっており、カメラの移動範囲ＨＭは、以下であることが好ましい。すなわち、タイヤの接地中心６１０を原点（０，０）とし、２つのカメラ１５ｂ、１５ｃの中点位置１５Ｐを（Ｘ、Ｙ）と定義した場合に、タイヤ周方向に沿った最大接地長Ｌ７に対してタイヤ周方向の移動範囲Ｘは、－Ｌ７／２以上Ｌ７／２以下であることが好ましい。また、タイヤ幅方向に沿った最大接地幅Ｗ７に対してタイヤ幅方向の移動範囲Ｙは、－Ｗ７／２以上Ｗ７／２以下であることが好ましい。カメラの移動範囲ＨＭを上記のように設定することにより、タイヤ接地面全体での溝深さおよび溝体積を評価することができる。
【0082】
（総接地領域作成処理）
図２１は、総接地領域作成部４２による総接地領域作成処理を示す図である。図２２は、総接地領域作成部４２の機能を示すブロック図である。これらの図において、図２１は、総接地領域作成部４２の全体構成を模式的に示し、図２２は、総接地領域作成部４２の主たる機能を示している。
図２１は、総接地領域作成部４２による総接地領域作成処理を示す図である。図２２は、総接地領域作成部４２の機能を示すブロック図である。これらの図において、図２１は、総接地領域作成部４２の全体構成を模式的に示し、図２２は、総接地領域作成部４２の主たる機能を示している。
【0083】
総接地領域作成部４２は、空気入りタイヤ６０の接地面６１の画像を取得することにより、接地面６１の解析を行うシステムに適用される。総接地領域作成部４２は、タイヤ試験機２と、撮影装置１０と、タイヤ接地面解析装置２０とを備える。
【0084】
タイヤ試験機２は、タイヤ６０に試験条件を付与する装置である。図２１の構成では、タイヤ試験機２は、支持装置３００と、駆動装置５と、透明な路面板２２１とを有する。支持装置３００は、タイヤ６０を回転可能に支持する装置であり、タイヤ６０を装着するリム４００を有する。駆動装置５はタイヤ６０および路面板２２１に駆動力を付与する装置である。駆動装置５は、タイヤ６０および路面板２２１を駆動するモータ６と、モータ６を制御するモータ制御装置７とから構成される。なお、駆動装置５は、図示せぬギヤなどを含み、路面板２２１を水平に駆動する。
【0085】
このタイヤ試験機２では、支持装置３００がリム４００に装着されたタイヤ６０を支持し、タイヤ６０が路面板２２１の一主面である上面２２１Ｕに押圧されてタイヤ６０に荷重を付与する。路面板２２１は、フラットな路面を再現する。路面板２２１に押圧されたタイヤ６０は、フラットな路面を走行している状態と同様に接地面６１が変形する。路面板２２１を水平に駆動することにより、車両走行時におけるタイヤ６０の転動状態が、路面板２２１の表面を路面として再現され、動的接地特性を解析できる。また、支持装置３００が、リム４００を変位させてタイヤ６０と路面板２２１との位置関係を調整することにより、タイヤ６０にスリップ角又はアングル角を付与する。また、駆動装置５は、モータ制御装置７によりモータ６を駆動してリム４００を所定角度回転させることができる。また、支持装置３００及び駆動装置５が、荷重、回転速度、スリップ角、アングル角などを調整することにより、試験条件を変更できる。
【0086】
路面板２２１は、光を透過する性質を有する光透過板である。路面板２２１は光を１００％透過しなくてもよく、路面板２２１を介してタイヤ６０の表面を撮影することができる光透過率を有していればよい。路面板２２１は、例えば、アクリル樹脂製の平面板又はガラス製の平面板である。タイヤ６０と平面板との接触状態を撮影して画像解析するので、タイヤ６０の、より現実に近い接地状態を解析できる。路面板２２１について、板の厚み、屈折角などの仕様の指定はない。
【0087】
撮影装置１０は、タイヤ６０を撮影する撮影部であるカメラ１５ａと、光源である照明用ランプ１６と、トリガー装置１７とを有する。カメラ１５ａは、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラにより構成される。カメラ１５ａは、撮影装置１０内に固定されている。カメラ１５ａは、路面板２２１を介してタイヤ６０を撮影することにより、路面板２２１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１を撮影する。詳しくは、カメラ１５ａは、路面板２２１の他主面である下面２２１Ｄ側に、光軸が下面２２１Ｄ側に対して直交する向きで配設され、下面２２１Ｄ側から、路面板２２１を介してタイヤ６０を撮影する。これにより、カメラ１５ａは、少なくとも接地面６１を含んでタイヤ６０を撮影し、接地面６１を含んだタイヤ６０のデジタル画像データを生成する。
【0088】
照明用ランプ１６は、カメラ１５ａの撮影範囲を照らすランプであり、例えば、ハロゲンランプにより構成される。この照明用ランプ１６は、後述するように複数設けられているランプ１６１～１６８の総称である。照明用ランプ１６は、路面板２２１に押し付けられているタイヤ６０の接地面６１に、光を照射する。照明用ランプ１６は、光を、路面板２２１の下面２２１Ｄ側から路面板２２１を介して、または路面板２２１の上面２２１Ｕ側とタイヤ６０との間から照射する。複数の照明用ランプ１６は、路面板２２１が移動する位置以外の位置に、それぞれ配置されている。なお、撮影装置１０の移動に伴い、撮影装置１０内のカメラ１５ａと照明用ランプ１６とが一緒に移動する。
【0089】
なお、これらの照明用ランプ１６は、タイヤ試験機２での試験の条件に応じて数を異ならせてもよい。例えば、路面板２２１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が小さい場合は、接地領域が狭くなる。このため、この場合は、照明用ランプ１６は、比較的数が少なくてもよく、路面板２２１の移動方向に対して斜め方向になる２箇所に配置する程度でもよい。これに対し、路面板２２１に対してタイヤ６０を押し付ける際の荷重が大きい場合は、接地領域が広くなるため、接地面６１に対してより多くの方向から光を照射する必要がある。このため、この場合は、照明用ランプ１６は接地面６１を囲んだ４箇所以上に配置する。また、これらの照明用ランプ１６は、常時点灯タイプであってもよく、フラッシュ点灯タイプであってもよい。
【0090】
トリガー装置１７は、カメラ１５ａによる撮影のタイミングを示すトリガー信号を出力する装置である。トリガー装置１７は、半導体レーザを出力し、その反射光を検出した時にトリガー信号を出力する。本例では、路面板２２１の側面に再帰性反射シート１８が貼付されており、トリガー装置１７が出力した半導体レーザが再帰性反射シート１８によって反射され、トリガー装置１７の検出部１７１がその反射光を検出した時にトリガー信号を出力する。再帰性反射シート１８の貼付位置とカメラ１５ａの位置との関係が固定されていれば、撮影を複数回行った場合でもタイヤ６０の同じ位置の接地面６１を撮影することができる。
【0091】
タイヤ接地面解析装置２０は、例えば、所定の解析プログラムをインストールしたＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、撮影装置１０から入力されるタイヤ６０の画像を処理してタイヤ６０の接地面６１を解析する処理を行う。タイヤ６０の接地面６１を解析する処理は、撮影したタイヤ６０の画像に基づき、接地面６１を算出する処理を含む。タイヤ接地面解析装置２０は、接地面６１の解析等の演算処理やデータの保存等を行う処理装置３０と、オペレータがタイヤ接地面解析装置２０への入力操作を行う入力部２１と、解析結果や各種情報を表示する表示部２２と、を有している。入力部２１には、キーボードや、マウス等のポインティングデバイスが用いられており、表示部２２には、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置が用いられている。入力部２１と表示部２２とは、処理装置３０に電気的に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、オペレータが表示部２２を視認しながら入力部２１で入力操作をすることが可能になっている。また、カメラ１５ａは、タイヤ接地面解析装置２０の処理装置３０に接続されており、これによりタイヤ接地面解析装置２０は、カメラ１５ａで撮影した画像を取得することが可能になっている。
【0092】
タイヤ接地面解析装置２０が有する処理装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部３１や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部５０を備えて構成されている。このように構成される処理部３１と記憶部５０とは、同一筐体内に設けられていてもよく、異なる筐体内に設けられていてもよく、或いは、複数の記憶部５０が双方の形態で設けられていてもよい。
【0093】
処理装置３０が有する処理部３１は、接地面画像取得部３２と、接地特性解析部３３と、刻印抽出部４０１と、を機能的に有している。このうち、接地面画像取得部３２は、解析対象であるタイヤ６０の接地面６１を撮影した撮影画像を取得する。撮影画像はカメラ１５ａによって撮影された、タイヤ６０の接地面６１のデジタル画像である。また、接地特性解析部３３は、接地面画像取得部３２によって取得した接地面画像に基づいて、タイヤ６０の接地域を示す接地域画像を作成する。以下の説明において、接地面６１の撮影画像は全て２５６階調からなるものとし、黒を輝度「０」、白を輝度「２５５」と定義する。
【0094】
接地特性解析部３３は、溝抽出部３４と、接地特性算出部３５とを含んでいる。溝抽出部３４は、撮影画像から溝画像を抽出する。接地特性算出部３５は、撮影画像について所定輝度を閾値とした二値化処理によって得た大まかな接地領域の画像から、溝画像を差し引く。接地特性算出部３５は、撮影画像について、例えば平滑化処理した後、輝度閾値を「２２０」とした二値化処理を行って、大まかな接地領域の画像を得てもよい。平滑化処理には、例えば、注目画素から半径４画素以内にある領域を周辺画素とするメディアンフィルタを用いる処理（以下、メディアン処理と呼ぶ）を用いてもよい。なお、後述するように、溝抽出部３４において、撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除く処理を行って、溝画像を抽出してもよい。また、後述するように、接地特性算出部３５において、撮影画像に含まれる刻印に対応する部分を除く処理を行って、大まかな接地領域の画像を抽出してもよい。
【0095】
溝抽出部３４は、面取り画像抽出部３４Ａと、溝底部抽出部３４Ｂと、主溝底部抽出部３４Ｃと、合成部３４Ｄとを含んでいる。面取り画像抽出部３４Ａは、撮影画像から、タイヤ６０の溝のエッジに設けられた面取り部分を示す面取り画像を抽出する。面取り画像抽出部３４Ａは、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、面取り画像として抽出する。溝底部抽出部３４Ｂは、撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する。主溝底部抽出部３４Ｃは、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する。合成部３４Ｄは、面取り画像と、溝底部画像と、主溝底部画像とを合成して溝画像を得る。
【0096】
（主溝底部抽出部）
主溝底部抽出部３４Ｃは、平滑化処理部３４１と、第１候補画像抽出部３４２と、第２候補画像抽出部３４３と、重ね合わせ処理部３４４とを含んでいる。平滑化処理部３４１は、撮影画像についてタイヤ周方向に平滑化処理する。第１候補画像抽出部３４２は、平滑化処理部３４１によって平滑化された平滑化画像について、所定の第１輝度閾値により２値化処理した第１候補画像を抽出する。第２候補画像抽出部３４３は、平滑化処理部３４１によって平滑化された平滑化画像について、上記第１輝度閾値よりも低い第２輝度閾値により２値化処理した第２候補画像を抽出する。重ね合わせ処理部３４４は、第１候補画像に含まれかつ接地ブロックを含まない孤立物の画像と、第２候補画像とを重ね合わせて主溝底部画像を得る。
主溝底部抽出部３４Ｃは、平滑化処理部３４１と、第１候補画像抽出部３４２と、第２候補画像抽出部３４３と、重ね合わせ処理部３４４とを含んでいる。平滑化処理部３４１は、撮影画像についてタイヤ周方向に平滑化処理する。第１候補画像抽出部３４２は、平滑化処理部３４１によって平滑化された平滑化画像について、所定の第１輝度閾値により２値化処理した第１候補画像を抽出する。第２候補画像抽出部３４３は、平滑化処理部３４１によって平滑化された平滑化画像について、上記第１輝度閾値よりも低い第２輝度閾値により２値化処理した第２候補画像を抽出する。重ね合わせ処理部３４４は、第１候補画像に含まれかつ接地ブロックを含まない孤立物の画像と、第２候補画像とを重ね合わせて主溝底部画像を得る。
【0097】
ここで、タイヤ６０の溝とは、タイヤ６０のトレッド面に設けられた、主溝、サブ溝、および、それらの溝の開口部に設けられた面取りの総称である。主溝とは、ＪＡＴＭＡに規定されるウェアインジケータの表示義務を有する溝である。また、サブ溝とは、タイヤ幅方向に延在する横溝であり、タイヤ接地時に開口して溝として機能する。
【0098】
タイヤ接地面解析装置２０で用いられる解析プログラムは、予め記憶部５０に記憶されており、タイヤ６０の接地面６１の解析を行う際には、記憶部５０に記憶されているプログラムを処理部３１で呼び出し、プログラムに沿った動作を処理部３１で実行することにより、各機能を実行する。
【0099】
本実施形態に係る総接地領域作成部４２は、以上のような構成からなる。以下、総接地領域作成部４２の作用について説明する。総接地領域作成部４２において、最初に、タイヤ６０をタイヤ試験機２の支持装置３００に装着し、タイヤ６０を路面板２２１に押し付けた状態で回転させながら、カメラ１５ａによって接地面６１を撮影する。その際に、タイヤ６０に対しては、複数の方向から複数の照明用ランプ１６によって光を照射した状態で撮影する。このため、カメラ１５ａは、接地面６１と接地面６１以外の部分とで、輝度差をつけてタイヤ６０を撮影することができる。撮影した画像は、タイヤ接地面解析装置２０で取得し、タイヤ接地面解析装置２０は、取得した画像に基づいて、接地面６１の解析を行う。
【0100】
タイヤ６０の溝部分の抽出については、三角測量法を利用して高さ（深さ）の違いを検出する距離センサーを用いることもできる。しかしながら、接地面６１の全体について溝部分を検出するには、距離センサーの検出範囲を走査する必要がある。したがって、距離センサーを用いるだけでは、タイヤ６０が転動する状態での動的接地特性を解析することが困難である。
【0101】
（撮影における照明条件）
タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、路面板２２１の上面２２１Ｕ側において、接地面６１を包囲するように路面板２２１の上面２２１Ｕ側に照明用ランプ１６を配置することが好ましい。タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、上面２２１Ｕ側に接触部分を包囲するように配置された照明用ランプ１６によってタイヤ６０に光を照射して画像を取得することが好ましい。
タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、路面板２２１の上面２２１Ｕ側において、接地面６１を包囲するように路面板２２１の上面２２１Ｕ側に照明用ランプ１６を配置することが好ましい。タイヤ６０の接地面６１の接地域の画像を取得する場合、上面２２１Ｕ側に接触部分を包囲するように配置された照明用ランプ１６によってタイヤ６０に光を照射して画像を取得することが好ましい。
【0102】
（路面板の移動とトリガー装置の動作）
図２３および図２４は、路面板２２１の移動とトリガー装置１７の動作とを説明する図である。図２３は、路面板２２１が移動する前の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出する前の状態を示す。図２４は、路面板２２１が移動した後の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出した時の状態を示す。
図２３および図２４は、路面板２２１の移動とトリガー装置１７の動作とを説明する図である。図２３は、路面板２２１が移動する前の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出する前の状態を示す。図２４は、路面板２２１が移動した後の状態であり、かつ、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出した時の状態を示す。
【0103】
図２３において、路面板２２１の上面２２１Ｕは平らであり、上面２２１Ｕはタイヤ６０が転動するためのフラットな路面となる。図２３において、タイヤ６０は路面板２２１の上面２２１Ｕに接した状態で支持装置３００のリム４００に固定されている。このため、路面板２２１の移動に伴い、タイヤ６０は回動する。総接地領域作成部４２は、路面板２２１を矢印Ｙ１の方向に移動させる。路面板２２１が矢印Ｙ１の方向に移動することにより、タイヤ６０は矢印Ｙ２の方向に回動する。図２３に示す状態では、トリガー装置１７の検出部１７１は再帰性反射シート１８による反射光を検出していない。トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出しない限り、路面板２２１は矢印Ｙ１の方向に移動し続ける。撮影装置１０は路面板２２１に固定されているため、路面板２２１の移動に伴って撮影装置１０も移動する。路面板２２１の移動速度は、例えば時速０．５ｋｍである。なお、路面板２２１の代わりに、外周面が透明な回転ドラムを用いてもよい。
【0104】
路面板２２１が矢印Ｙ１の方向に移動し、図２４に示す状態になると、トリガー装置１７の検出部１７１は再帰性反射シート１８による反射光を検出する。トリガー装置１７の検出部１７１が反射光を検出した時、総接地領域作成部４２は、カメラ１５ａに撮影指示の信号を出力する。これにより、タイヤ６０の接地面６１を撮影することができる。なお、路面板２２１は、カメラ１５ａの撮影範囲に対応する部分１１０が透明であれば良く、部分１１０以外の部分が不透明であってもよい。つまり、路面板２２１は、全体が透明であってもよいし、撮影範囲に対応する部分１１０だけが透明であってもよい。
【0105】
（総接地領域作成部の動作）
図２５は、総接地領域作成部４２の動作を示すフロー図である。総接地領域作成部４２は、タイヤ６０の解析を行う場合、路面板２２１に押し付けられているタイヤ６０に、照明用ランプ１６から光を照射する（ステップＳ２０１）。次に、総接地領域作成部４２は、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ２０２）。総接地領域作成部４２は、モータ６の駆動を継続しているとき（ステップＳ２０３）、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出したか否か判定する（ステップＳ２０４）。総接地領域作成部４２は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出していない場合、モータ６の駆動を継続する（ステップＳ２０４，Ｎｏ→Ｓ２０３）。
図２５は、総接地領域作成部４２の動作を示すフロー図である。総接地領域作成部４２は、タイヤ６０の解析を行う場合、路面板２２１に押し付けられているタイヤ６０に、照明用ランプ１６から光を照射する（ステップＳ２０１）。次に、総接地領域作成部４２は、モータ制御装置７によって、モータ６の駆動を開始する（ステップＳ２０２）。総接地領域作成部４２は、モータ６の駆動を継続しているとき（ステップＳ２０３）、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出したか否か判定する（ステップＳ２０４）。総接地領域作成部４２は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出していない場合、モータ６の駆動を継続する（ステップＳ２０４，Ｎｏ→Ｓ２０３）。
【0106】
総接地領域作成部４２は、トリガー装置１７が再帰性反射シート１８による反射光を検出した場合、タイヤ６０をカメラ１５ａによって撮影する（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ→Ｓ２０５）。その後、総接地領域作成部４２は、モータ６の駆動および光の照射を停止する（ステップＳ２０６）。
【0107】
（具体的な配置の例および撮影画像の例）
次に、カメラ１５ａおよび照明用ランプ１６の具体的な配置の例について説明する。図２６から図２８は、接地面画像取得部３２によって接地面画像を取得する場合のカメラ１５ａおよび照明用ランプ１６の具体的な配置の例を示す図である。図２６は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図２７は、路面板２２１の上面２２１Ｕ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図２８は、タイヤ６０の回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。以下の説明において、タイヤ６０の回転軸に沿った方向をタイヤ幅方向、回転軸に対して垂直な方向をタイヤ周方向と呼ぶ。
次に、カメラ１５ａおよび照明用ランプ１６の具体的な配置の例について説明する。図２６から図２８は、接地面画像取得部３２によって接地面画像を取得する場合のカメラ１５ａおよび照明用ランプ１６の具体的な配置の例を示す図である。図２６は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図２７は、路面板２２１の上面２２１Ｕ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図２８は、タイヤ６０の回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。以下の説明において、タイヤ６０の回転軸に沿った方向をタイヤ幅方向、回転軸に対して垂直な方向をタイヤ周方向と呼ぶ。
【0108】
本装置による撮影において、解析対象であるタイヤ６０は、空気圧を２３０ｋＰａ、荷重を６ｋＮ、回転速度を０．５ｋｍ／ｈ、スリップ角を０°とした。カメラ１５ａについては、カメラゲインを３ｄＢとし、Ｆ値を４、露光時間を１ｍｓとした。
【0109】
図２６から図２８を参照すると、路面板２２１の上面２２１Ｕにタイヤ６０が接触している。路面板２２１の下面２２１Ｄ側にカメラ１５ａが設けられている。カメラ１５ａは、その光軸１５１がタイヤ６０の接地面６１の中心点の法線上に位置するように配置される。カメラ１５ａの光軸１５１が接地面６１の中心点を通るように配置されることにより、接地面６１の中心点の法線方向から接地面６１を撮影することができる。これにより、安定した解析精度を確保することができる。撮影画像の端部に近づくほどレンズ収差の影響が大きくなり、空間分解能が変動し、解析精度が不安定になる。このようにカメラ１５ａを配置することによって、レンズ収差の影響を最小限に抑えることができる。
【0110】
図２６から図２８を参照すると、路面板２２１の上面２２１Ｕ側に、一主面側ランプとしてランプ１６１、１６２、１６３および１６４が配置されている。また、路面板２２１の２２１Ｄ側に、他主面側ランプとしてランプ１６５、１６６およびカメラ１５ａが配置されている。ランプ１６１および１６２は、タイヤ６０に対し、タイヤ周方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６１と、ランプ１６２とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。ランプ１６３およびランプ１６４は、タイヤ６０に対し、タイヤ幅方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６３とランプ１６４とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。このように、ランプ１６１～１６４は、タイヤ６０の接地面６１を包囲するように配置される。タイヤ６０の接地面６１の四方にわたって照射しないと、接地形状の輪郭を出すのが難しくなり、解析精度が低下する可能性がある。これに対し、タイヤ６０の接地面６１を包囲するようにランプ１６１～１６４を配置し、接地面６１の四方にわたって光を照射することにより、接地形状の輪郭を明確にすることができ、解析精度を向上させることができる。
【0111】
ここで、図２６および図２８において、各ランプ１６１～１６４の発光面中心から路面板２２１の上面２２１Ｕまでの高さをＨ１～Ｈ４とする。図２６および図２８において、各ランプ１６１～１６４の傾斜角度、すなわち路面板２２１の上面２２１Ｕに対する、光照射方向のなす角度をθ１～θ４とする。図２７において、各ランプ１６１、１６２の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ周方向の距離を距離Ｄ１、Ｄ２とする。図２７において、各ランプ１６３、１６４の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ幅方向の距離をＤ３、Ｄ４とする。図２７において、各ランプ１６１、１６２のタイヤ幅方向位置における発光面中心はタイヤ中心に一致している。
【0112】
高さＨ１からＨ４については、０ｍｍ以上２０１ｍｍ以下であることが好ましい。高さＨ１からＨ４の最低値は０ｍｍである。照明用ランプ１６を路面板２２１の上に置くためである。高さＨ１からＨ４が２０１ｍｍを超えると、照明からの光が接地面６１に上手く入り込まず、接地面の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。
【0113】
タイヤ周方向の距離Ｄ１、Ｄ２は、タイヤ６０の最大接地長の半分より大きく、１３４５ｍｍより小さいことが好ましい。ただし、各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにする必要がある。距離Ｄ１、Ｄ２の最小値を、タイヤ６０の最大接地長の半分より小さくすることは好ましくない。照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにするためである。距離Ｄ１、Ｄ２が１３４５ｍｍを超えると、接地面６１に当たる照明の光量が不足し、接地面６１の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。
【0114】
タイヤ幅方向の距離Ｄ３、Ｄ４は、タイヤ６０の最大接地幅の半分より大きく、３００ｍｍより小さいことが好ましい。ただし、各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにする必要がある。距離Ｄ３、Ｄ４の最小値を、タイヤ６０の最大接地幅の半分より小さくすることは好ましくない。各照明用ランプ１６がタイヤ６０に接触しないようにするためである。距離Ｄ３、Ｄ４が３００ｍｍを超えると、接地面６１に当たる照明の光量が不足し、接地面６１の輪郭が不正確となって解析精度が低下するため好ましくない。
【0115】
各照明用ランプ１６の傾斜角度θ１からθ４については、Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０－０．６°以上Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０＋０．６°以下であることが好ましい（ｎ＝１～４）。θ１からθ４について、各照明用ランプ１６は接地面６１の中心に向けて光を照射するのが好ましい。このように光を照射すれば、接地面６１に光が上手く入り込む。このため、照明用ランプ１６の傾斜角度θ１からθ４は、Ａｔａｎ（Ｈｎ／Ｄｎ）／π＊１８０が好ましい（ｎ＝１～４）。ただし、計測誤差±０．６°を許容範囲とした。
【0116】
本実施形態では、Ｈ１＝Ｈ２＝３０ｍｍ、Ｈ３＝Ｈ４＝１３ｍｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝２６０ｍｍ、Ｄ３＝Ｄ４＝２３０ｍｍ、θ１＝９．７°、θ２＝１１．６°、θ３＝θ４＝０°とした。
【0117】
【0118】
また、図２６から図２８を参照すると、路面板２２１の下面２２１Ｄ側に、他主面側ランプとしてランプ１６５、１６６が配置されている。ランプ１６５、１６６は、ともに、タイヤ周方向を長手方向とするライン照明である。ランプ１６５、１６６は、タイヤ６０のタイヤ幅方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６５とランプ１６６とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。つまり、ランプ１６５、ランプ１６６は、タイヤ幅方向の外側から内側に向けて、接地面６１に光を照射する幅方向ランプである。このようにランプ１６５、１６６は、タイヤ６０の接地面６１にタイヤ幅方向に光を照射するように配置される。ランプ１６５、ランプ１６６からの光によって、主溝のエッジを光らせ、主溝を判定し易くすることができる。
【0119】
ここで、図２８において、ランプ１６５、１６６の発光面中心から下面２２１Ｄまでの高さをＨ５、Ｈ６とする。図２８において、ランプ１６５、１６６の傾斜角度、すなわち路面板２２１の下面２２１Ｄに対する、光照射方向のなす角度をθ５、θ６とする。図２７において、ランプ１６５、１６６の発光面中心からタイヤ中心までのタイヤ幅方向の距離をＤ５、Ｄ６とする。角度θ５およびθ６は、１９．４°以上２２．４°以下の範囲が好ましい。高さＨ５、Ｈ６が変われば、そのときの適切な角度θ５、θ６も変わる。その際はカメラ１５ａによって取得される画像をライブ表示にし、表示内容を確認しながら、主溝のエッジが最も光るように角度θ５、θ６を調整すればよい。本実施形態では、Ｈ５＝Ｈ６＝６２ｍｍ、Ｄ５＝Ｄ６＝２１５ｍｍ、θ５＝２１．８°、θ６＝２０．１°とした。
【0120】
図２９および図３０は、タイヤ周方向に対する、ランプ１６５、１６６の傾斜角度を説明する図である。図２９は、ランプ１６５、１６６からの光の方向である矢印Ｙ５、Ｙ６がタイヤ幅方向に沿っている。ランプ１６５、１６６からの光がタイヤ幅方向に進めば、タイヤ周方向に延びる主溝のエッジを高輝度に光らせることができる。
【0121】
図３０に示す、タイヤ周方向に対するランプ１６５の長手方向の角度θ１５、タイヤ周方向に対するランプ１６６の長手方向の角度θ１６は、ともに０°であることが好ましい。角度θ１５、角度θ１６が、ともに０°であれば、ランプ１６５の長手方向とランプ１６６の長手方向とが平行になり、接地面６１に存在する主溝の面取りの全てについて良好に輝度を高め、安定した解析精度が確保できる。角度θ１５、角度θ１６は０°±１°であれば主溝の面取りの輝度を高めるうえで問題はない。角度θ１５、角度θ１６が０°±１°の範囲を超えると、接地面６１に存在する主溝の面取りの全てについて輝度を高めることができなくなる場合、例えば一部の面取りのみ輝度を高めることしかできない場合が生じ、解析精度が低下することがある。
【0122】
ここで、サブ溝のエッジに面取りがある場合、路面板の下に、タイヤ周方向に光が進むランプが設けられていることが好ましい。図３１は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図３１に示すように、路面板２２１の他主面である下面２２１Ｄ側に、他主面側ランプとしてランプ１６７、１６８が設けられていることが好ましい。ランプ１６７、１６８は、ともに、タイヤ幅方向を長手方向とするライン照明である。ランプ１６７、１６８は、タイヤ６０のタイヤ周方向に離れた位置に配置されている。ランプ１６７とランプ１６８とは、タイヤ６０を挟んで互いに異なる側に設けられている。つまり、ランプ１６７、ランプ１６８は、タイヤ周方向の外側から内側に向けて、接地面６１に光を照射する周方向ランプである。このようにランプ１６７、１６８は、タイヤ６０の接地面６１にタイヤ周方向に光を照射するように配置される。ランプ１６７、１６８により、サブ溝の面取りの輝度を高めることができる。つまり、ランプ１６７、１６８は、サブ溝のエッジの輝度を高める光を、接地面６１に照射する。
【0123】
また、図３１において、ランプ１６７、１６８の発光面中心から下面２２１Ｄまでの高さをＨ７、Ｈ８とする。図３１において、ランプ１６７、１６８の傾斜角度、すなわち路面板２２１の下面２２１Ｄに対する、光照射方向のなす角度をθ７、θ８とする。図３２は、タイヤ６０の回転軸に対して垂直に離れた方向から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。図３３は、路面板２２１の上面２２１Ｕ側から各照明用ランプ１６の配置を見た図である。サブ溝の面取りを最大限に光らせるために、角度θ７およびθ８は、３．５°以上６．０°以下であることが好ましい。本実施形態では、Ｈ７＝Ｈ８＝３０ｍｍ、θ７＝４．２°、θ８＝４．９°とした。
【0124】
図３３において、各ランプ１６７、１６８の発光面中心からタイヤ６０の中心までのタイヤ周方向の距離をＤ７、Ｄ８とする。ランプ１６７、１６８からの光により、接地面６１に存在するサブ溝の面取りの輝度を高めることができる。本実施形態では、Ｄ７＝Ｄ８＝１８３ｍｍとした。
【0125】
図３４および図３５は、タイヤ幅方向に対する、ランプ１６７、１６８の傾斜角度を説明する図である。図３４は、ランプ１６７、１６８からの光の方向である矢印Ｙ７、Ｙ８がタイヤ周方向に沿っている。ランプ１６７、１６８からの光がタイヤ周方向に進めば、タイヤ幅方向に延びるサブ溝のエッジを高輝度に光らせることができる。
【0126】
図３５に示す、タイヤ幅方向に対するランプ１６７の長手方向の角度θ１７、タイヤ幅方向に対するランプ１６８の長手方向の角度θ１８は、ともに０°であることが好ましい。角度θ１７、角度θ１８が、ともに０°であれば、ランプ１６７の長手方向とランプ１６８の長手方向とが平行になり、接地面６１に存在するサブ溝の面取りの全てについて良好に輝度を高め、安定した解析精度が確保できる。角度θ１７、角度θ１８は０°±１°であれば輝度を高めるうえで問題はない。角度θ１７、角度θ１８が０°±１°の範囲を超えると、接地面６１に存在するサブ溝の面取りの全てについて輝度を高めることができなくなる場合、例えば一部の面取りのみ輝度を高めることしかできない場合が生じ、解析精度が低下することがある。
【0127】
図３６から図４１は、サブ溝の面取りの輝度を高める、ランプ１６７、１６８からの光の照射例を示す図である。図３６は、ランプ１６７、１６８からの光が強めの場合の撮影画像の例を示す。図３６は、照度１３０万ルクス程度の光を接地面６１に照射した場合の撮影画像の例を示す。図３７は、図３６内のサブ溝の部分２０１を拡大して示す図である。図３７において、サブ溝のエッジＥ１は白く光っており、タイヤ周方向への光量が十分であることがわかる。図３８は、図３６内のサブ溝の部分２０２を拡大して示す図である。図３８において、サブ溝のエッジＥ２は白く光っており、タイヤ周方向への光量が十分であることがわかる。図３７、図３８に示すように、ランプ１６７、１６８からの光が強く、サブ溝のエッジＥ１、エッジＥ２が白く光っている場合、接地部分の輝度とサブ溝のエッジの輝度との差が大きいため、撮影画像からサブ溝のエッジ部分を容易に分離することができる。
【0128】
図３９は、ランプ１６７、１６８からの光が弱めの場合の撮影画像の例を示す。図３９は、照度６０万ルクス程度の光を接地面６１に照射した場合の撮影画像の例を示す。図４０は、図３９内のサブ溝の部分２０１’を拡大して示す図である。図４０において、サブ溝のエッジＥ１’はあまり光っておらず、タイヤ周方向への光量が不十分であることがわかる。図４１は、図３９内のサブ溝の部分２０２’を拡大して示す図である。図４１において、サブ溝のエッジＥ２’はあまり光っておらず、タイヤ周方向への光量が不十分であることがわかる。図４０、図４１に示すように、ランプ１６７、１６８からの光が弱く、サブ溝のエッジＥ１’、エッジＥ２’があまり光っていない場合、接地部分の輝度とサブ溝のエッジの輝度との差が小さく、撮影画像からサブ溝のエッジ部分を分離することは難しい。
【0129】
【0130】
図２６から図３５において、ランプ１６１から１６４による、タイヤ幅方向の照度とタイヤ周方向の照度とは、同じ程度の照度であってもよいし、どちらかの照度が大きくなってもよい。ランプ１６５から１６８については、タイヤ幅方向の照度よりタイヤ周方向の照度を大きめにしたほうが好ましい。そのようにしないと、接地面６１に存在するサブ溝の面取りを光らせることができず、解析精度が低下する。なお、ランプ１６１から１６４の各照度は、ランプ１６５から１６８の各照度と同等もしくはそれ以上にする必要がある。そのようにしないと、タイヤ接地形状の輪郭を判断できなくなり、精度が低下する。
【0131】
図４２および図４３は、カメラ１５ａの配置例を示す図である。図４２は、タイヤ６０の回転軸に沿った方向からカメラ１５ａを見た図である。図４３は、タイヤ６０の回転軸に垂直な方向からカメラ１５ａを見た図である。図４２および図４３に示すように、カメラ１５ａは、接地面６１の下方に設けることが好ましい。図４２および図４３に示すように、カメラ１５ａは、接地面６１のタイヤ周方向の範囲Ｗ１内の下方で、かつ、接地面６１のタイヤ幅方向の範囲Ｗ２の下方に設けることが好ましい。つまり、カメラ１５ａは、接地面６１の輪郭から、路面板２２１の下面２２１Ｄ側に対して垂直な方向に延ばした線によって囲まれる範囲に設けられる。この範囲にカメラ１５ａを配置することにより、安定した解析精度を確保できる。カメラ１５ａを接地面６１から離して撮影すると、溝壁が邪魔で、主溝のエッジを観測できず解析精度が低下するので好ましくない。図４２、図４３において、路面板２２１の下面２２１Ｄからカメラ１５ａまでのタイヤ径方向の距離Ｌは、１２１ｍｍ以上２４０ｍｍ以下であることが好ましい。タイヤ径方向の距離Ｌは、例えば、２０６ｍｍである。ただし、距離Ｌは接地面６１に存在する溝幅によって最適値が異なる。
【0132】
（接地特性解析部の処理）
接地特性解析部３３による処理およびその処理によって取得または作成される画像の例について説明する。図４４は、接地特性解析部３３による処理の例を示すフロー図である。図４４は、接地特性解析部３３を中心とする処理部３１による処理の例を示す。図４５から図５１は、接地特性解析部３３の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。
接地特性解析部３３による処理およびその処理によって取得または作成される画像の例について説明する。図４４は、接地特性解析部３３による処理の例を示すフロー図である。図４４は、接地特性解析部３３を中心とする処理部３１による処理の例を示す。図４５から図５１は、接地特性解析部３３の処理によって取得または作成される画像の例を示す図である。
【0133】
【0134】
次に、溝抽出部３４の面取り画像抽出部３４Ａにより、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分を、溝の面取り部分を示す面取り画像として抽出する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の処理により、例えば、図４６に示す面取り画像を取得できる。
【0135】
溝抽出部３４の溝底部抽出部３４Ｂにより、撮影画像から、所定輝度より低い輝度を有する部分を、溝の底部を示す溝底部画像として抽出する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理により、例えば、図４７に示す溝底部画像を取得できる。
【0136】
溝抽出部３４の主溝底部抽出部３４Ｃにより、撮影画像から、所定輝度より高い輝度を有する部分によって囲まれた低輝度部分を、主溝の底部を示す主溝底部画像として抽出する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の処理により、例えば、図４８に示す主溝底部画像を取得できる。
【0137】
溝抽出部３４の合成部３４Ｄにより、面取り画像と、溝底部画像と、主溝底部画像とを合成して溝画像を得る（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理により、例えば、図４９に示す溝画像を取得できる。
【0138】
次に、接地特性算出部３５により、撮影画像について、所定閾値に基づき、高輝度の部分を白、中輝度部分および低輝度部分を黒として分離することにより、大まかな接地領域画像を得る（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の処理により、例えば、図４５に示す撮影画像から図５０に示す、大まかな接地領域画像を得る。これにより、例えば、非接地面のブロック、溝の面取りおよび刻印を白とし、溝の底部および接地ブロックの部分を黒とした、大まかな接地領域画像を得ることができる。
【0139】
さらに、接地特性算出部３５により、大まかな接地領域画像（図５０）から、溝画像（図４９）を差し引くことにより、実接地面積画像（Ａｃｔｕａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＡＣＡと略称する）を得る（ステップＳ３７）。ステップＳ３７の処理により、例えば、図５１に示すＡＣＡを得ることができる。
【0140】
ここで、「大まかな接地領域画像から、溝画像を差し引く」とは、大まかな接地領域画像の輝度値から、溝の輝度値を同一画素位置ごとに減算処理することを指す。本実施例では、接地特性解析部３３による処理およびその処理によって取得または作成される画像は全て２５６階調からなるものとし、撮影画像を除いて、黒を輝度「２５５」、白を輝度「０」と定義する。ただし、減算後の値が「０」より低い場合は、「０」に置換する。本例では、減算処理後に、収縮処理１回、膨張処理２回、収縮処理１回、黒対象物の占有面積１００画素以下を削除（＝白画素に置換。以後同様）、収縮処理２回、膨張処理４回、収縮処理２回の順番に行った。その後、白対象物の占有面積２００画素以下を削除（＝黒画素に置換。以後同様）し、黒対象物の占有面積２００画素以下を削除して、図５１に示すＡＣＡを得た。
【0141】
図５１に示すＡＣＡは、路面に接地しているブロックの全面積である。図５１に示すＡＣＡに基づき、例えば、図５２に示す総接地面積画像（Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ、以下ＧＣＡと略称する）を得ることができる。
【0142】
ＧＣＡは、ＡＣＡについて、溝を埋めたときの、外輪線で囲まれた全面積である。図５２は、ＧＣＡの例を示す図である。図５１に示すＡＣＡについて、例えば、膨張処理５回、収縮処理１０回、膨張処理１２回、収縮処理１４回、膨張処理１７回、収縮処理２０回、膨張処理１０９回、収縮処理９９回の順番に処理することにより、図５２のＧＣＡを得ることができる。
【0143】
図５３は、膨張処理の説明図である。図５４は、収縮処理の説明図である。膨張処理は、図５３に示すように、注目画素の周辺に１画素でも黒画素があれば、注目画素を黒画素に置き換える処理である。つまり、膨張処理は、白画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも黒画素が存在すれば、その中心画素を黒画素に置き換える処理である。反対に収縮処理は、例えば注目画素を黒画素とする場合に、図５４に示すように、注目画素の周辺に１画素でも白画素があれば、注目画素を白画素に置き換える処理である。つまり、収縮処理は、黒画素をそれぞれ中心画素とし、その周辺の８画素（中心画素から最も近い左上、上、右上、右、右下、下、左下、左の各１画素）のうち１つでも白画素が存在すれば、その中心画素を白画素に置き換える処理になっている。
【0144】
ここで、図５１に示すＡＣＡと図５２のＧＣＡとを用いることにより、溝埋めした領域である総接地領域内の溝分布を求めることができる。すなわち、図５２のＧＣＡを示す画像の輝度値から、図５１のＡＣＡを示す画像の輝度値を同一画素位置ごとに減算処理することにより、総接地領域内の溝分布の画像が得られる。図５５は、総接地領域内の溝分布の例を示す図である。なお、減算処理後、必要に応じてノイズ除去を行ってもよい。例えば図５５は、図５２のＧＣＡを示す画像の輝度値から、図５１のＡＣＡを示す画像の輝度値を同一画素位置ごとに減算処理した後、収縮処理３回、膨張処理３回、黒対象物の占有面積１０００画素以下を削除、の順に実行して取得する。
【0145】
（総接地領域内の溝分布）
溝分布データ作成部４４１は、溝分布データを作成する。溝分布データは、図５５に示す、総接地領域内の溝分布である。図５５に示す、総接地領域内の溝分布をＭ（ｉ，ｊ）とする。ここで、ｉは画像の水平方向（タイヤ周方向）位置、ｊは画像の垂直方向（タイヤ幅方向）位置を示す。溝分布Ｍ（ｉ，ｊ）のｉ、ｊは画素単位であるため、後述するように、長さ単位ｘ、ｙに変換する必要がある。長さ単位に変換したときの総接地領域内の溝分布をＭ（ｘ，ｙ）とすると、タイヤ接地面の溝深さは、以下の式（４）によって表すことができる。
タイヤ接地面の溝深さ＝（Ｚ（ｘ，ｙ）－α）×Ｍ（ｘ，ｙ） …（４）
溝分布データ作成部４４１は、溝分布データを作成する。溝分布データは、図５５に示す、総接地領域内の溝分布である。図５５に示す、総接地領域内の溝分布をＭ（ｉ，ｊ）とする。ここで、ｉは画像の水平方向（タイヤ周方向）位置、ｊは画像の垂直方向（タイヤ幅方向）位置を示す。溝分布Ｍ（ｉ，ｊ）のｉ、ｊは画素単位であるため、後述するように、長さ単位ｘ、ｙに変換する必要がある。長さ単位に変換したときの総接地領域内の溝分布をＭ（ｘ，ｙ）とすると、タイヤ接地面の溝深さは、以下の式（４）によって表すことができる。
タイヤ接地面の溝深さ＝（Ｚ（ｘ，ｙ）－α）×Ｍ（ｘ，ｙ） …（４）
【0146】
なお、式（４）において、ｘはタイヤ周方向位置、ｙはタイヤ幅方向位置、Ｚ（ｘ，ｙ）は溝の高さ分布、αは路面板の高さ、（Ｚ（ｘ，ｙ）－α）は溝深さを示す。Ｍ（ｘ，ｙ）が「１」である位置には溝が存在し、Ｍ（ｘ，ｙ）が「０」である位置には溝以外が存在することを示す。
【0147】
ここで、溝の高さ分布Ｚ（ｘ，ｙ）は、例えば、距離計や三次元スキャナを測定機器として用いることによって、得られる。すなわち、路面板の下面側で測定機器を走査して移動させながら、路面板の各位置について距離を測定し、距離の測定結果を測定機器の移動情報と対応付けて記憶することによって溝の高さ分布Ｚ（ｘ，ｙ）が得られる。
【0148】
また、２台のカメラを用いて溝の高さ分布Ｚ（ｘ，ｙ）を測定することもできる。この場合、２台のカメラによる撮影画像について、例えば、上述したサンプリングモアレ法と同様に、溝の三次元座標を計算する。すなわち、各カメラの位相分布（アンラッピング化）と各カメラの視線とを基にして溝の三次元形状を計算し、三次元座標を出す。この三次元座標は上述したタイヤ周方向位置ｘ、タイヤ幅方向位置ｙ、および路面板２２１に垂直な方向の座標ｚからなる。このｘ、ｙ、ｚの方向は互いに垂直である。また、ｘ、ｙの方向は路面板の上面、もしくは下面に平行である。したがって、路面板上の位置（ｘ、ｙ）におけるｚを溝の高さ分布Ｚ（ｘ，ｙ）と定義することで、溝の高さ分布Ｚ（ｘ，ｙ）が得られる。
【0149】
式（４）を用いることにより、タイヤ接地面の溝深さを定量的に測定することができる。これにより、タイヤの開発方向が明確になるため、開発効率が向上する。
【0150】
（画素単位から長さ単位への変換）
上述した溝分布Ｍ（ｉ，ｊ）のｉ、ｊは、画素単位であるため、長さ単位に変換する必要がある。長さ単位に変換するには、画素に対する長さの比率を求めておき、その比率をｉ、ｊの値に乗じればよい。例えば、透明の路面板２２１の上面２２１Ｕに、升目シートまたは格子シートを設けておき、それを測定することにより、画素に対する長さの比率を求めることができる。なお、ここでは、方眼紙のように比較的細い線による升目を有するものを升目シート、方眼紙の升目の線を太くしたものを格子シート、と定義する。
上述した溝分布Ｍ（ｉ，ｊ）のｉ、ｊは、画素単位であるため、長さ単位に変換する必要がある。長さ単位に変換するには、画素に対する長さの比率を求めておき、その比率をｉ、ｊの値に乗じればよい。例えば、透明の路面板２２１の上面２２１Ｕに、升目シートまたは格子シートを設けておき、それを測定することにより、画素に対する長さの比率を求めることができる。なお、ここでは、方眼紙のように比較的細い線による升目を有するものを升目シート、方眼紙の升目の線を太くしたものを格子シート、と定義する。
【0151】
図５６は、１台のカメラを用いる場合を示す図である。図５６に示すように、透明の路面板２２１の上面２２１Ｕに、縦および横の長さが既知の升目を有する升目シートＳＴ１を設ける。路面板２２１の下面２２１Ｄ側には、１台のカメラ１５ａが設けられている。カメラ１５ａによって、升目シートＳＴ１を撮影した画像の画素ごとに空間分解能を求めることができる。その空間分解能に基づいて、上記ｉおよび上記ｊを長さ単位に変換することができる。１台のカメラ１５ａを用いるため、上述した総接地領域を作成する際に用いるカメラをそのまま利用することができる。
【0152】
図５６において、升目シートＳＴ１の代わりに、縦および横の長さが既知の升目を有する格子シートを用いてもよい。その場合、カメラ１５ａによって、格子シートを撮影した画像を上述したサンプリングモアレ法などで解析する。すなわち、格子シートを撮影した画像を垂直方向（縦方向）、水平方向（横方向）にそれぞれ平滑化して、格子の位相分布を求める。位相値が０、２π、４π、・・・と２π進むごとに格子（升目）は１周期進む。したがって位相値が０、２π、４π、・・・（以後、２π加算）に対応する撮影画像の画面内座標を調べ、２πだけ隣り合う位相値での画面内座標の差を出す。例えば０と２π、２πと４πなどに対して、画面内座標の差をそれぞれ出す。縦および横の長さが既知、すなわち縦および横に沿った格子の１周期分の長さが既知であるため、格子の１周期分の長さを画面内座標の差で割った値を、画素に対する長さの比率として求めることが出来る。その長さの比率に基づいて、上記ｉおよび上記ｊを長さ単位に変換する。画素に対する長さの比率は、撮影画像の画素ごとに求めるのが好ましい。画素に対する長さの比率を撮影画像の画素ごとに求める際、その画素が対応する位相値を挟むように、２πだけ隣り合う位相値を選定して画面内座標の差を計算する。例えば、撮影画像のある画素が対応する位相値が７πであれば、位相値が６πと８πでの画面内座標の差を計算し、格子の１周期分の長さをその差で割った値を、画素に対する長さの比率として求める。また、２πだけ隣り合う位相値として、例えば位相値がｘ、ｘ＋２π、ｘ＋４π、・・・（以後、同様に２πを加算する。ｘ：任意の実数）に対応する撮影画像の画面内座標を調べて、画素に対する長さの比率を算出してもよい。
【0153】
図５７は、３台のカメラを用いる場合を示す図である。図５７に示すように、本例では、縦および横の長さが既知の升目を有する格子シートＳＴ２と、３台のカメラ１５ａ、１５ｂおよび１５ｃとを用いる。３台のカメラ１５ａ、１５ｂおよび１５ｃは、路面板２２１の下面２２１Ｄ側に設けられている。カメラ１５ａ、１５ｂおよび１５ｃによって撮影することにより、格子シートの三次元形状（ｘ，ｙ，ｚ）の画像が得られる。
【0154】
この三次元形状（ｘ、ｙ、ｚ）の画像を総接地領域算出の際に用いるカメラ１５ａに反映させ、画面内対応点を探索することにより、上記ｉおよび上記ｊを長さ単位に変換できる。
【0155】
ここで、各カメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの撮影画像の位相分布について、位相値は格子シートＳＴ２の表面の位置に対して固有の値を持っているため、これを利用して、以下の処理を行う。すなわち、各カメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの撮影画像に対して、上述したサンプリングモアレ法、フーリエ変換法、重み付け位相解析法のいずれかを適用し、位相分布を算出する。次に、カメラ１５ｂ、１５ｃによる撮影画像の位相分布とカメラ１５ｂ、１５ｃの視線とを基にして、位相値ごとに三次元座標を算出する。一方、カメラ１５ａによる撮影画像の位相分布のなかから、長さ単位に変換対象となる画素位置（ｉ、ｊ）に対応する位相値を探索する。位相値が見つかったら、その位相値に対応する三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）を先述したカメラ１５ｂ、１５ｃによる結果から引用する。その位相値に対応する画素位置（ｉ、ｊ）は、引用した三次元座標のうちのｘ、ｙに変換する。この作業を他の位相値に対しても同様に行うことで、画素単位を長さ単位に変換する。位相値が見つからない場合には、長さ単位の変換対象から外す。なお、溝分布Ｍ（ｉ、ｊ）はデジタルデータであり、点々の分布を持つ。その分布を連続的にするため、点（ｉ、ｊ）から画像の水平方向に±１／２画素、画像の垂直方向に±１／２画素の範囲の溝分布は、値をＭ（ｉ、ｊ）に一律設定する。そのあと、画素位置（ｉ、ｊ）の周辺８か所の位置（ｉ－１／２、ｊ－１／２）、（ｉ、ｊ－１／２）、（ｉ＋１／２、ｊ－１／２）、（ｉ＋１／２、ｊ）、（ｉ＋１／２、ｊ＋１／２）、（ｉ、ｊ＋１／２）、（ｉ－１／２、ｊ＋１／２）、（ｉ－１／２、ｊ）についても、上述したように画素単位から長さ単位に変換する。すなわち、カッコ内の画素単位としての数値を長さ単位に変換する。
【0156】
（路面板の高さの分布）
図５８は、路面板２２１の高さαを説明する図である。図５８に示すように、路面板２２１の高さαは、測定機器ＳＫから路面板２２１の上面２２１Ｕ（タイヤ６０が接触する面）までの距離である。高さαは以下の手法によって取得できる。
図５８は、路面板２２１の高さαを説明する図である。図５８に示すように、路面板２２１の高さαは、測定機器ＳＫから路面板２２１の上面２２１Ｕ（タイヤ６０が接触する面）までの距離である。高さαは以下の手法によって取得できる。
【0157】
例えば、距離計、三次元スキャナを測定機器ＳＫとする場合、上面２２１Ｕから測定機器ＳＫまでの距離を指定できるようになっていれば、その指定した距離が高さαとなる。この場合、指定した距離に基づいて、例えば、ステッピングモータが動き、測定機器ＳＫの位置が変化する。
【0158】
また、２台のカメラを用いて高さαを測定することもできる。この場合、以下のように高さαを測定する。すなわち、路面板２２１の下面２２１Ｄ側に２台のカメラを設けておき、路面板２２１の上面２２１Ｕに見える特徴点（例えば、タイヤ６０の接地ブロックの角など）を探し、その特徴点における各カメラの画面内座標（Ｘ，Ｙ）を算出する。このとき、２台のカメラの撮影画像に対して、パターンマッチングを行う。これにより、ある特徴点は各カメラのどの画面内座標に属するのかを算出する。そして、各カメラの画面内座標（Ｘ，Ｙ）と、カメラキャリブレーションの結果とに基づいて高さαを算出する。ここで、カメラキャリブレーションとは、２台のカメラの視線を求める測定方法である。したがって、各カメラの画面内座標（Ｘ、Ｙ）と各カメラの視線とを基にして三次元形状を計算し、三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）を出し、その三次元座標の路面板２２１に垂直な方向の座標ｚを高さαとして抽出できる。
【0159】
ここで、実際の路面板２２１の高さαは、場所によって異なる。そこで、以下の手法によって、路面板２２１の高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）を求めて上記の式（４）を補正することができる。
【0160】
図５９は、高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）を求めるための構成を示す図である。図５９に示すように、路面板２２１の上面２２１Ｕ側にシートＳＴが設けられている。シートＳＴは、例えば、柔軟性を有する、模様シートまたは反射シートとする。路面板２２１の下面２２１Ｄ側に測定機器ＳＫが設けられている。
【0161】
測定機器ＳＫは、例えば、距離計、三次元スキャナである。測定機器ＳＫは路面板２２１の各位置について、測定機器ＳＫから上面２２１Ｕ側に設けられたシートＳＴまでの距離を測定する。なお、２台のカメラを測定機器ＳＫとして用い、画像処理によって、路面板２２１の各位置について、シートＳＴまでの距離を測定してもよい。例えば路面板２２１の上面２２１Ｕ側に設けた格子シートを２台のカメラで撮影し、上述したサンプリングモアレ法で解析を行うことにより、格子の位相分布を算出する。格子の位相分布と各カメラの視線を基にして三次元形状を計算し、三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）を出す。この三次元座標はタイヤ周方向位置ｘ、タイヤ幅方向位置ｙ、および路面板２２１に垂直な方向の座標ｚからなる。このｘ、ｙ、ｚの方向は互いに垂直である。したがって、路面板上の位置（ｘ、ｙ）におけるｚを高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）と定義することで、高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）が得られる。
【0162】
路面板２２１の各位置についての、シートＳＴまでの距離は、高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）であるため、上記の式（４）の高さαを、高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）に置き換えることにより、次式（５）が得られる。
タイヤ接地面の溝深さ＝（Ｚ（ｘ，ｙ）－Ｒ（ｘ，ｙ））×Ｍ（ｘ，ｙ）…（５）
タイヤ接地面の溝深さ＝（Ｚ（ｘ，ｙ）－Ｒ（ｘ，ｙ））×Ｍ（ｘ，ｙ）…（５）
【0163】
路面板２２１の高さαの分布Ｒ（ｘ，ｙ）を求めて上記の式（４）を補正した式（５）を用いることにより、路面板の高さが場所によって異なる場合でも、タイヤ接地面の溝深さを高精度に測定できる。分布Ｒ（ｘ，ｙ）については、高さの数値が格納されている。Ｍ（ｘ，ｙ）については、「１」または「０」が格納されている。
【0164】
【0165】
図６０に示すように、溝深さ算出部４４２は、溝の形状を微小な直方体で近似する。図６０に示す各直方体８ijは、溝６２の形状に沿った高さを有する。ここで、図６１に示すように、各直方体８ijの位置すなわち計測点をタイヤ周方向（ｘ方向）の座標についてｘ１１～ｘＮＭ（Ｎ、Ｍは自然数）、タイヤ幅方向（ｙ方向）の座標についてｙ１１～ｙＮＭ（Ｎ、Ｍは自然数）、とする。図６１に示す位置（ｘＮ－１，２、ｙＮ－１，２）に着目すると、その位置の直方体の底面のタイヤ周方向の長さ（微小な長さ）はｄｘＮ－１，２、タイヤ幅方向の長さ（微小な長さ）はｄｙＮ－１，２である。
【0166】
直方体８ijの底面については、図６０に示すように、タイヤ周方向の長さがｄｘｉｊ、タイヤ幅方向の長さがｄｙｉｊである。このため、直方体８の底面積はｄｘｉｊ×ｄｙｉｊである。また、直方体８ijの高さは、Ｚ（ｘｉｊ，ｙｉｊ）－Ｒ（ｘｉｊ，ｙｉｊ）である。このため、直方体８ijの体積は、上記底面積に上記高さを乗じた、ｄｘｉｊ×ｄｙｉｊ×［Ｚ（ｘｉｊ，ｙｉｊ）－Ｒ（ｘｉｊ，ｙｉｊ）］となる。
【0167】
（溝体積算出部）
溝体積算出部４６の処理について説明する。溝体積算出部４６は、溝６２の形状に沿った各直方体８ijの体積を求め、それらの総和を求める。これにより、溝６２の体積（容積）を算出することができる。つまり、タイヤ接地面の溝体積は、次の式（６）によって算出できる。
溝体積算出部４６の処理について説明する。溝体積算出部４６は、溝６２の形状に沿った各直方体８ijの体積を求め、それらの総和を求める。これにより、溝６２の体積（容積）を算出することができる。つまり、タイヤ接地面の溝体積は、次の式（６）によって算出できる。
【0168】
タイヤ接地面の溝体積
＝ΣΣ（（Ｚ（ｘiｊ,ｙiｊ）－R（ｘiｊ,ｙiｊ））×ｄｘiｊ×ｄｙiｊ×Ｍ（ｘij,ｙij ））
…（６）
＝ΣΣ（（Ｚ（ｘiｊ,ｙiｊ）－R（ｘiｊ,ｙiｊ））×ｄｘiｊ×ｄｙiｊ×Ｍ（ｘij,ｙij ））
…（６）
【0169】
なお、Ｍ（ｘij,ｙij ）が「１」である場合は溝があり、「０」である場合は溝以外が存在することを示す。また、ｄｘiｊ、ｄｙiｊは、１ｍｍ以下であることが好ましい。ｄｘiｊ、ｄｙiｊが１ｍｍを超えると、正解の溝体積に対する誤差が大きくなり（例えば、１％を超える）、好ましくない。ｄｘiｊ、ｄｙiｊは、０．５ｍｍ以下としてもよい。これにより、誤差をより小さくすることできる。ただし、処理時間が長くなる。
【0170】
発明者は、上記のｄｘiｊ、ｄｙiｊについて、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．０５ｍｍとして処理を行った。その結果、誤差は、１％、０．２５％、０．０１％、０．００２５％であった。
【0171】
以上のように、溝の各位置の溝深さを微小な直方体によって近似し、近似した直方体の体積の総和を、総接地領域内の溝体積として求めることにより、タイヤ接地面の溝体積を定量的に測定できる。
【0172】
（タイヤ形状解析方法）
以上説明したタイヤ形状解析システムによれば、以下のようなタイヤ形状解析方法が実現される。すなわち、測定対象であるタイヤの表面から凹んでいる部分である溝の三次元形状を測定するステップと、前記タイヤの接地領域に対して溝埋めした領域である総接地領域を作成するステップと、前記三次元形状に基づいて、前記総接地領域内の溝の位置の溝深さを測定するステップと、を有するタイヤ形状解析方法が実現される。このタイヤ形状解析方法により、タイヤの接地面の溝深さを定量的に測定することができる。
以上説明したタイヤ形状解析システムによれば、以下のようなタイヤ形状解析方法が実現される。すなわち、測定対象であるタイヤの表面から凹んでいる部分である溝の三次元形状を測定するステップと、前記タイヤの接地領域に対して溝埋めした領域である総接地領域を作成するステップと、前記三次元形状に基づいて、前記総接地領域内の溝の位置の溝深さを測定するステップと、を有するタイヤ形状解析方法が実現される。このタイヤ形状解析方法により、タイヤの接地面の溝深さを定量的に測定することができる。
【符号の説明】
【0173】
１ タイヤ形状解析システム
２ タイヤ試験機
６ モータ
７ モータ制御装置
８ 直方体
１５ＡＭ 固定棒
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ カメラ
１６ 照明用ランプ
１７ トリガー装置
１８ 再帰性反射シート
２０ タイヤ接地面解析装置
２１ 入力部
２２ 表示部
３０ 処理装置
３１ 処理部
３２ 接地面画像取得部
３３ 接地特性解析部
３４ 溝抽出部
３５ 接地特性算出部
４０ 溝形状測定部
４１ 解析部
４２ 総接地領域作成部
４４ 溝深さ測定部
４６ 溝体積算出部
５０ 記憶部
６０ タイヤ
６１ 接地面
１６１～１６８ ランプ
１７１ 検出部
２２１ 路面板
２２１Ｄ 下面
２２１Ｕ 上面
３００ 支持装置
３４１ 平滑化処理部
３４２ 第１候補画像抽出部
３４３ 第２候補画像抽出部
３４４ 重ね合わせ処理部
４００ リム
４０１ 刻印抽出部
４１１ 画像平滑部
４１２ 輝度分布取得部
４１３ 間引き処理部
４１４ モアレ縞作成部
４１５ 位相分布算出部
４１６ 三次元形状算出部
４１９ 逆フーリエ変換部
４４１ 溝分布データ作成部
４４２ 溝深さ算出部
ＳＫ 測定機器
２ タイヤ試験機
６ モータ
７ モータ制御装置
８ 直方体
１５ＡＭ 固定棒
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ カメラ
１６ 照明用ランプ
１７ トリガー装置
１８ 再帰性反射シート
２０ タイヤ接地面解析装置
２１ 入力部
２２ 表示部
３０ 処理装置
３１ 処理部
３２ 接地面画像取得部
３３ 接地特性解析部
３４ 溝抽出部
３５ 接地特性算出部
４０ 溝形状測定部
４１ 解析部
４２ 総接地領域作成部
４４ 溝深さ測定部
４６ 溝体積算出部
５０ 記憶部
６０ タイヤ
６１ 接地面
１６１～１６８ ランプ
１７１ 検出部
２２１ 路面板
２２１Ｄ 下面
２２１Ｕ 上面
３００ 支持装置
３４１ 平滑化処理部
３４２ 第１候補画像抽出部
３４３ 第２候補画像抽出部
３４４ 重ね合わせ処理部
４００ リム
４０１ 刻印抽出部
４１１ 画像平滑部
４１２ 輝度分布取得部
４１３ 間引き処理部
４１４ モアレ縞作成部
４１５ 位相分布算出部
４１６ 三次元形状算出部
４１９ 逆フーリエ変換部
４４１ 溝分布データ作成部
４４２ 溝深さ算出部
ＳＫ 測定機器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】
【図61】