Endüstriyel görüntü işleme uygulamaları için yeni bir alt piksel ölçüm yöntemi

Endüstriyel görüntü işleme sistemleri, otomotiv, tıp ve uzay sanayii gibi yüksek hassasiyet gerektiren alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Hassas ölçümler için telesentrik lensler gibi özel donanımlar kullanılsa da, farklı çaplara sahip parçaların aynı sistemle ölçülmesi durumunda mekanik ve yazılıma bağlı hatalar ortaya çıkabilmektedir. Bu tez, ölçüm doğruluğunu artırmak için altpiksel sayma tabanlı bir yöntem geliştirmekte ve dönüşüm faktörü ile piksel bazlı çap tahmini yöntemlerini önermektedir. Altpiksel sayma yöntemi, halka biçimli nesnelerin çap ölçümünü daha hassas hale getirmek için geliştirilmiştir. Bu yöntemde, görüntüdeki pikseller tam pikseller (nesnenin tamamen içinde bulunduğu pikseller) ve geçiş pikselleri (nesne ile arka plan arasındaki sınırda bulunan gri tonlamalı pikseller) olarak sınıflandırılmaktadır. Geçiş piksellerinin çap hesaplamasına olan etkisini artırmak amacıyla normalizasyon işlemi uygulanmaktadır. Çember alan denklemi ile çap hesaplanırken, gelişmiş bir eşikleme yöntemi kullanılarak gri tonlamalı piksellerin doğru şekilde ayrıştırılması sağlanmaktadır. Bununla birlikte, tezde önerilen dönüşüm faktörü tabanlı yöntem ve piksel bazlı çap tahmini yöntemi, farklı çaplara sahip nesnelerin yüksek doğrulukla ölçülmesini sağlamaktadır. Dönüşüm faktörü tabanlı yöntemde, bilinen referans parçalarının dönüşüm faktörü hesaplanarak çap tahmini gerçekleştirilirken, piksel bazlı yöntemde çap, doğrudan referans parçalarının piksel ölçümleri üzerinden tahmin edilmektedir. Çalışmanın motivasyonu, farklı boyutlara sahip parçaların çaplarının aynı mekanizma kullanılarak hassas bir şekilde ölçülmesi gereksiniminden ve her bir ölçüm türü için özel referans ölçü üretmenin getirdiği yüksek maliyetlerden kaçınma ihtiyacından kaynaklanmaktadır. Bu sorunları ele almak amacıyla, bu çalışma, belirli bir ölçüm algoritmasına bağımlı olmayan genelleştirilebilir bir yaklaşım önermektedir. Tez kapsamında, endüstriyel kameralar ve telesentrik lensler kullanılarak yapılan deneyler, önerilen yöntemlerin ölçüm hatalarını önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. Başlangıçta 13–114 µm arasında değişen ölçüm hataları, önerilen yöntemler sayesinde 1–2 µm seviyesine düşürülmüştür. Altpiksel sayma yönteminin operasyonel hassasiyeti piksel boyutunun 1/20'si olarak belirlenmiş ve ortalama belirsizliği 1 µm olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, önerilen algoritma mevcut yöntemlere kıyasla %3–%10 daha yüksek doğruluk sağlamış ve hesaplama süresini %12,5 ila %35 oranında iyileştirmiştir. Bu çalışma, çap ölçümünde altpiksel hassasiyetinde doğruluk sağlamak için yenilikçi bir algoritma sunmakta ve mevcut literatüre önemli katkılar sağlamaktadır. Önerilen yöntemler, yalnızca birkaç bilinen referans parçası kullanılarak, kamera görüş alanındaki tüm parçaların yüksek doğrulukla ölçülebilmesini sağlamakta, hata oranlarını azaltarak ölçüm güvenilirliğini artırmaktadır.