[发明专利]一种胎纹深度及嵌入异物碎片检测方法

说明书

本发明涉及一种胎纹深度及嵌入异物碎片检测方法，包括步骤：将调频连续波雷达部署在轮胎井中，利用调频连续波雷达获得超分辨率的胎面三维图像；在轮胎凹槽嵌入铝片，并进行空间编码，利用图像特征与空间编码机制计算胎面凹槽与轮胎中心的距离；在三维图像的频谱中，由于异物碎片等的存在，三维图像会受到这些噪声的频率的干扰，导致出现虚假峰值。本发明的有益效果是：本发明利用调频连续波雷达实现抗碎片干扰的胎纹深度检测及异物分类，且不需要在轮胎内嵌入任何电子设备，解决了轮胎磨损检测的成像分辨率低和碎片干扰难题，并且具有抗碎片干扰和超分辨胎面成像的优点，可以有效的大规模普及推广使用。

技术领域

本发明属于轮胎磨损检测领域，尤其涉及一种胎纹深度及嵌入异物碎片检测方法。

背景技术

轮胎是汽车的关键组成部分，直接影响到汽车的安全和性能。早在10多年前，车辆都引入了轮胎压力监测系统，但轮胎磨损问题仍然是车祸的一大诱因。据不完全统计，我国高速公路发生的交通事故46％是由轮胎发生故障引起的，而过度磨损导致的爆胎一项占轮胎事故总量的50％。

现有轮胎压力监测系统只能感知与轮胎压力相关状况，而忽略了其他重要的轮胎安全信息，如轮胎磨损或胎面退化。作为轮胎磨损或胎面退化的主要指标，胎纹深度和异物碎片嵌入是判断轮胎是否需要更换的一个重要指标，在卡车运输行业，轮胎维护成本是仅次于燃料的第二大维护成本。因此，方便及时的胎纹深度和异物碎片嵌入检测对掌握汽车轮胎磨损状况具有重要意义。

已有技术通常将电子传感器(例如RFID等)嵌入轮胎内部来检测轮胎磨损状况，成本高昂且难以广泛应用，其原因是在轮胎上所部署的传感器必须能承受从-35℃到85℃的汽车级温度，并应对巨大压力、胎面摩擦以及各种地形及天气条件等。

因此，提出一种不需要在轮胎中嵌入传感设备的胎纹深度及异物碎片嵌入检测技术，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种胎纹深度及嵌入异物碎片检测方法。

这种胎纹深度及嵌入异物碎片检测方法，包括以下步骤：

S1、将调频连续波雷达部署在轮胎井中，利用调频连续波雷达获得超分辨率的胎面三维图像；

S2、在轮胎凹槽嵌入铝片，并进行空间编码，利用图像特征与空间编码机制计算胎面凹槽与轮胎中心的距离；

S3、在三维图像的频谱中，由于异物碎片等的存在，三维图像会受到这些噪声的频率的干扰，导致出现虚假峰值；在超分辨率三维图像中处理掉产生虚假峰值的噪音干扰，计算胎纹深度；

S4、利用目标检测技术在胎面三维图像中检测和定位嵌入异物碎片，异物碎片包括有害异物碎片和无害异物碎片；

S4.1、通过机器视觉的目标检测技术定位轮胎中的嵌入异物：采用背景减法来不断监视轮胎反合成孔径雷达图像中出现的新反射信号，进行轮胎表面嵌入异物粗粒度定位；然后利用机器视觉的目标检测算法实现嵌入异物的细粒度定位；进而进一步确定嵌入异物在三维图像中所处具体位置；根据有害异物碎片的反射信号强度和在图像中的形状来区分嵌入的异物中的有害异物碎片与无害异物碎片，将嵌入异物碎片对轮胎表面的危害程度进行细化；实时通知用户后，根据当前危害程度判断是否进行轮胎更换服务；

S4.2、从定位到的异物碎片中提取出特征，建立有害异物碎片和无害异物碎片的基于线性的逻辑回归二分类的高斯混合模型，对不同模型中数据集的交叉验证计算，识别有害的嵌入异物；达到了较高的精度。

作为优选，步骤S1具体包括以下步骤：

S1.1、使用反合成孔径雷达技术，集成来自以已知移动速度的轮胎的多个接收信号，轮胎进行精确定位，以提高胎面三维图像的空间分辨率；

S1.2、设计沿深度轴优化的超分辨率算法，获得轮胎和凹槽表面的三维超分辨深度图像。