При измерении зрения первым шагом является определение границ. Если функция обнаружения границ отключена, все последующие измерения будут неточными. Многие полагаются только на алгоритм Кэнни или Собеля, но на практике всё не так просто. Вот несколько методов, которые мы часто используем и которые доказали свою надёжность в реальных условиях.

Сначала выберите правильное освещение
Каким бы хорошим ни был алгоритм, плохое освещение приводит к появлению зашумлённых краевых сигналов. Необходимо правильно выбрать источник света: контровой, коаксиальный или кольцевой — этот шаг часто упускают из виду.

Используйте проекцию для определения приблизительных позиций
Проецирование по осям X или Y сжимает строки пикселей в волновые формы, где пики и спады отображают положение границ. Этот метод усредняет небольшие шумы, что делает его более стабильным, чем прямая фильтрация необработанных изображений.

Дифференциация: старая, но надежная
Дифференцирование проекционной кривой выявляет точки с наибольшими изменениями — края. Этот устаревший метод более устойчив к производственным шумам, чем некоторые высокопроизводительные алгоритмы.

Субпиксельная точность для истинной точности
Как только граница найдена, точность имеет значение. Взяв от трёх до пяти точек вблизи пика и аппроксимировав их квадратичной кривой, можно получить координаты с точностью до 1/100 пикселя, что крайне важно для измерений на микронном уровне.

Отражение света: разрывы краев
На алюминии или нержавеющей стали отражения могут привести к сколам кромок. Используйте поляризационный фильтр или отрегулируйте угол освещения, чтобы избежать бликов.

Занятые фоны: ложные края повсюду
Если цвет фона близок к цвету заготовки, появляются ложные края. Измените цвет фона или удалите его с помощью морфологической обработки.

Высокий уровень шума: неровные края
При сильных колебаниях уровня серого края становятся неровными. Перед дифференциацией используйте гауссовскую или медианную фильтрацию, чтобы стабилизировать сигнал.

Битва «Яркого пятна» с алюминиевым корпусом
Однажды мы провели измерения на алюминиевом корпусе, где освещение создавало яркие пятна по всему корпусу, и результаты измерений дрейфовали на десятки микрометров. Решение:

Перешел на коаксиальное освещение с поляризационным фильтром

Использовалась проекция + дифференциация для обнаружения краев

Применена субпиксельная подгонка для точной локализации

После корректировки повторные измерения показали отклонения менее ±1 мкм.

Освещение, алгоритмы, позиционирование — всё имеет значение
Обнаружение границ при измерении зрения — не мистика, но детали важны. Освещение, алгоритмы и позиционирование должны работать согласованно. Не просто меняйте параметры программного обеспечения — протестируйте несколько вариантов настройки на месте, чтобы найти наиболее стабильную, чтобы ваши измерения оставались достоверными.