基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法技術

本發明專利技術提供一種基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法，包括：對獲取的電池隔膜的隔膜灰度圖像進行分割，得到多個超像素塊；基于超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定超像素塊是否為疑似缺陷區域；基于各疑似缺陷區域內包含的像素點的特征信息以及對應的超像素塊的局部特征信息，確定對應的隔膜灰度圖像的質量評估圖；基于隔膜灰度圖像的質量評估圖，確定電池隔膜的質量檢測結果。本申請消除隔膜制作過程中由于拉伸程度不同而造成的強弱紋理對孔洞區域深度評估結果精度的影響；更進一步防止對于隔膜灰度圖像中較小孔洞區域內像素點被誤判成非疑似缺陷區域對應的超像素塊內的現象發生，提高了電池隔膜的質量檢測結果的精確度。質量檢測結果的精確度。質量檢測結果的精確度。

【技術實現步驟摘要】
基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法


[0001]本專利技術涉及圖像數據處理
，特別是涉及一種基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法。

技術介紹

[0002]鋰電池是指由鋰金屬或者鋰合金作為正負極材料，使用非水解電解質溶液的電池，鋰電池主要包括鋰金屬電池和鋰離子電池兩大類。鋰電池通常是由電極板、隔膜、電池芯外殼板、IC安全保護電路、電解液、電池外封裝等結構組成，其中隔膜位于正負兩個電極板中間的區域。
[0003]鋰電池隔膜是一種具有微孔結構的高分子薄膜，可以讓鋰離子通過，禁止電子通過。隔膜的質量和性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要作用。隔膜的質檢基本包括對滲透性的檢測、物理性能的檢測、厚度的檢測等，現階段對鋰電池隔膜的質檢主要通過專業儀器進行，很難滿足大規模快速檢測的要求，且檢測費用昂貴，例如通過測厚儀檢測厚度時容易受到隔膜孔隙結構的影響，不利于平均厚度的測量；通過洗液法檢測隔膜孔隙率時受實驗環境影響較大需要多次檢測實驗。而在利用圖像分割方法或者圖像聚類方法對電子掃描顯微鏡獲取鋰電池隔膜圖像，需要獲取在不同狀態下的鋰電池隔膜圖像，傳統的圖像聚類方法很難精準檢測多個狀態下的鋰電池隔膜質量。

技術實現思路

[0004]本專利技術主要解決的技術問題是提供一種基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法，解決現有技術中鋰電池隔膜質量檢測結果精確度差的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：提供一種基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法，鋰電池隔膜質量檢測方法包括：對獲取的電池隔膜的隔膜灰度圖像進行分割，得到多個超像素塊；隔膜灰度圖像為包含孔洞的電池隔膜的表面灰度圖像，各超像素塊具有對應的局部特征信息和全局特征信息；基于超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定超像素塊是否為疑似缺陷區域；基于各疑似缺陷區域內包含的像素點的特征信息以及對應的超像素塊的局部特征信息，確定對應的隔膜灰度圖像的質量評估圖；基于隔膜灰度圖像的質量評估圖，確定電池隔膜的質量檢測結果。
[0006]其中，對獲取的電池隔膜的隔膜灰度圖像進行分割，得到多個超像素塊，包括：通過電子掃描顯微鏡獲取電池隔膜的隔膜灰度圖像；對隔膜灰度圖像進行邊緣檢測，得到邊緣信息，邊緣信息包括孔洞邊緣像素點以及孔洞邊緣像素點對應的梯度幅值和梯度方向；基于邊緣信息對隔膜灰度圖像進行分割，得到隔膜灰度圖像對應的多個超像素塊。
[0007]其中，基于超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定超像素塊是否為疑似缺陷區域，包括：基于超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定超像素塊的孔深參差度；基于隔膜灰度圖像對應的所有超像素塊的孔深參差度，確定分割閾值；將各超像素塊的
孔深參差度分別與分割閾值進行比較，確定超像素塊是否為疑似缺陷區域。
[0008]其中，將各超像素塊的孔深參差度分別與分割閾值進行比較，確定超像素塊是否為疑似缺陷區域，包括：響應于超像素塊的孔深參差度大于分割閾值，則確定超像素塊為疑似缺陷區域；響應于超像素塊的孔深參差度不大于分割閾值，則確定超像素塊為非缺陷區域。
[0009]其中，局部特征信息包括梯度幅值、梯度方向和灰度級；全局特征信息包括超像素塊與其他各超像素塊之間對應的特征信息；基于超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定超像素塊的孔深參差度，包括：基于超像素塊對應的梯度幅值、梯度方向和灰度級，確定超像素塊對應的幅值偏差、紋理偏差和灰度偏差；通過如下公式基于超像素塊對應的幅值偏差、紋理偏差、灰度偏差以及超像素塊與其他各超像素塊之間的相似度確定超像素塊的孔深參差度；；；式中：表示第a個超像素塊的孔深參差度；表示第a個超像素塊的幅值偏差；表示第a個超像素塊的紋理偏差；表示第a個超像素塊的灰度偏差；表示第a個超像素塊和第b個超像素塊的相似度；K表示隔膜灰度圖像對應的超像素塊的數量；表示第a個超像素塊的度量距離序列；表示第b個超像素塊的度量距離序列；表示與之間的皮爾遜相關系數。
[0010]其中，基于超像素塊對應的梯度幅值、梯度方向和灰度級，確定超像素塊對應的幅值偏差、紋理偏差和灰度偏差，包括：使用熵權法確定超像素塊對應的梯度幅值、梯度方向和灰度級三個維度分別對應的熵權值；通過如下公式基于超像素塊的灰度級和灰度級的熵權值，確定超像素塊的灰度偏差；；式中：表示第a個超像素塊的灰度偏差；表示第a個超像素塊內灰度值的信息熵；表示第a個超像素塊的灰度級的熵權值；、表示隔膜灰度圖像中所有超像素塊對應的灰度級的熵權值的最大值、最小值；表示第一調參因子；通過如下公式基于超像素塊的梯度幅值和梯度幅值的熵權值，確定超像素塊的幅值偏差；；式中：表示第a個超像素塊的幅值偏差；表示第a個超像素塊內梯度幅值的信
息熵；表示第a個超像素塊的梯度幅值的熵權值；、表示隔膜灰度圖像中所有超像素塊對應的梯度幅值的熵權值的最大值、最小值；表示第二調參因子；通過如下公式基于超像素塊的梯度方向和梯度方向的熵權值，確定超像素塊的紋理偏差；；式中：表示第a個超像素塊的紋理偏差；表示第a個超像素塊內梯度幅值的信息熵；表示第a個超像素塊的梯度方向的熵權值；、表示隔膜灰度圖像中所有超像素塊對應的梯度方向的熵權值的最大值、最小值；表示第三調參因子。
[0011]其中，像素點的特征信息包括像素點的度量級；基于各疑似缺陷區域內包含的像素點的特征信息以及對應的超像素塊的局部特征信息，確定對應的隔膜灰度圖像的質量評估圖，包括：遍歷疑似缺陷區域對應的超像素塊，基于超像素塊中像素點的度量級及其相鄰像素點的度量級，確定像素點的度量級序列；基于像素點的度量級序列及其相鄰像素點的度量級序列，確定像素點的異常指數；基于像素點的灰度值及其相鄰的像素點的灰度值，確定像素點的顯著指數；基于像素點的顯著指數以及像素點的異常指數，確定像素點的隔膜質量指數；基于像素點的隔膜質量指數以及像素點所屬的超像素塊中最小的隔膜質量指數，確定像素點的質量評估指數；基于疑似缺陷區域對應的超像素塊中各像素點的質量評估指數，確定隔膜灰度圖像對應的質量評估圖。
[0012]其中，基于像素點的度量級序列及其相鄰像素點的度量級序列，確定像素點的異常指數，包括：基于如下公式計算得到像素點的異常指數；；式中：表示第i個像素點的異常指數；表示像素點對應的局部窗口內像素點的數量；j、j+1分別表示局部窗口內第j個、第j+1個像素點；表示第j個像素點對應的度量級序列與第i個像素點對應的度量級序列之間的最長公共子序列；表示第j+1個像素點對應的度量級序列與第i個像素點對應的度量級序列之間的最長公共子序列；表示最長公共子序列和最長公共子序列之間的相似度；基于像素點的灰度值及其相鄰的像素點的灰度值，確定像素點的顯著指數，包括：基于如下公式計算得到像素點的顯著指數；；式中：表示第i個像素點的顯著指數；表示第i個像素點對應的局部窗口內各
像素點的灰度值的信息熵；表示第i個像素點所屬的超像素塊內像素點的灰度值的信本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.基于電子掃描顯微鏡的鋰電池隔膜質量檢測方法，其特征在于，所述鋰電池隔膜質量檢測方法包括：對獲取的電池隔膜的隔膜灰度圖像進行分割，得到多個超像素塊；所述隔膜灰度圖像為包含孔洞的所述電池隔膜的表面灰度圖像，各所述超像素塊具有對應的局部特征信息和全局特征信息；基于所述超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定所述超像素塊是否為疑似缺陷區域；基于各所述疑似缺陷區域內包含的像素點的特征信息以及對應的所述超像素塊的局部特征信息，確定對應的所述隔膜灰度圖像的質量評估圖；基于所述隔膜灰度圖像的質量評估圖，確定所述電池隔膜的質量檢測結果。2.根據權利要求1所述的鋰電池隔膜質量檢測方法，其特征在于，所述對獲取的電池隔膜的隔膜灰度圖像進行分割，得到多個超像素塊，包括：通過電子掃描顯微鏡獲取所述電池隔膜的隔膜灰度圖像；對所述隔膜灰度圖像進行邊緣檢測，得到邊緣信息，所述邊緣信息包括所述孔洞邊緣像素點以及所述孔洞邊緣像素點對應的梯度幅值和梯度方向；基于所述邊緣信息對所述隔膜灰度圖像進行分割，得到所述隔膜灰度圖像對應的多個所述超像素塊。3.根據權利要求1所述的鋰電池隔膜質量檢測方法，其特征在于，所述基于所述超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定所述超像素塊是否為疑似缺陷區域，包括：基于所述超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定所述超像素塊的孔深參差度；基于所述隔膜灰度圖像對應的所有所述超像素塊的孔深參差度，確定分割閾值；將各所述超像素塊的孔深參差度分別與所述分割閾值進行比較，確定所述超像素塊是否為疑似缺陷區域。4.根據權利要求3所述的鋰電池隔膜質量檢測方法，其特征在于，所述將各所述超像素塊的孔深參差度分別與所述分割閾值進行比較，確定所述超像素塊是否為疑似缺陷區域，包括：響應于所述超像素塊的孔深參差度大于所述分割閾值，則確定所述超像素塊為所述疑似缺陷區域；響應于所述超像素塊的孔深參差度不大于所述分割閾值，則確定所述超像素塊為非缺陷區域。5.根據權利要求3所述的鋰電池隔膜質量檢測方法，其特征在于，所述局部特征信息包括梯度幅值、梯度方向和灰度級；所述全局特征信息包括所述超像素塊與其他各所述超像素塊之間對應的特征信息；所述基于所述超像素塊的局部特征信息和全局特征信息，確定所述超像素塊的孔深參差度，包括：基于所述超像素塊對應的所述梯度幅值、所述梯度方向和所述灰度級，確定所述超像素塊對應的幅值偏差、紋理偏差和灰度偏差；
通過如下公式基于所述超像素塊對應的所述幅值偏差、所述紋理偏差、所述灰度偏差以及所述超像素塊與其他各所述超像素塊之間的相似度確定所述超像素塊的孔深參差度；；式中：表示第a個所述超像素塊的孔深參差度；表示第a個所述超像素塊的幅值偏差；表示第a個所述超像素塊的紋理偏差；表示第a個所述超像素塊的灰度偏差；表示第a個所述超像素塊和第b個所述超像素塊的相似度；K表示所述隔膜灰度圖像對應的所述超像素塊的數量；表示第a個所述超像素塊的度量距離序列；表示第b個所述超像素塊的度量距離序列；表示與之間的皮爾遜相關系數。6.根據權利要求5所述的鋰電池隔膜質量檢測方法，其特征在于，所述基于所述超像素塊對應的所述梯度幅值、所述梯度方向和所述灰度級，確定所述超像素塊對應的幅值偏差、紋理偏差和灰度偏差，包括：使用熵權法確定所述超像素塊對應的所述梯度幅值、所述梯度方向和所述灰度級三個維度分別對應的熵權值；通過如下公式基于所述超像素塊的灰度級和所述灰度級的熵權值，確定所述超像素塊的灰度偏差；式中：表示第a個所述超像素塊的灰度偏差；表示第a個所述超像素塊內灰度值的信息熵；表示第a個所述超像素塊的灰度級的熵權值；、表示所述隔膜灰度圖像中所有所述超像素塊對應的所述灰度級的熵權值的最大值、最小值；表示第一調參因子；通過如下公式基于所述超像素塊的梯度幅值和所述梯度幅值的熵權值，確定所述超像素塊的幅值偏差；式中：表示第a個所述超像素塊的幅值偏差；表示第a個所述超像素塊內梯度幅值的信息熵；表示第a個所述超像素塊的梯度幅值的熵權值；、表示所述隔膜灰度圖像中所有所述超像素塊對應的所述梯度幅值的熵權值的最大值、最小值；表示第二調參因子；通過如下公式基于所述超像素塊的梯度方向和所述梯度方向的熵權值，確定所述超像素塊的紋理偏差；
式中：表示第a個所述超像素塊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙斌，臧艷輝，
申請(專利權)人：深圳天眼新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：