技术领域
[0001] 本
发明涉及一种卷绕电池检测技术，特别是涉及一种通过卷绕电池的X光图片的质量检测方法。
背景技术
[0002] 以卷绕方式组合成形的电芯所组成的电池，称为卷绕电池。卷绕电池也称为电芯，电池业内人士称为卷芯。
[0003] 在卷绕电池的生产工艺中，各层阴阳两
电极的距离决定了电池的质量。在对电池无损伤的条件下，准确且有效的检测卷绕电池两极的距离是电池工艺中关键环节之一。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供一种卷绕电池的质量检测方法，通过卷绕电池的电极X光图像能准确有效的检测卷绕电池两极的距离，从而有效判断电池的质量。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种卷绕电池的质量检测方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1.通过X光对卷绕电池所有电极成像，并采集图像；
[0008] 步骤2.对X光图像进行平滑处理，滤除噪声点，并采用灰度拉伸，提高
对比度；
[0009] 步骤3.根据X光图像中标定点
水平方向
位置与标定点灰度值变化的曲线，调整灰度不均的图像，提高图像质量；
[0010] 步骤4.分割电极
边缘图像，并提取电极边缘ROI图像；
[0011] 步骤5.将各电极边缘ROI图像的灰度均值与方差调至同一灰度级；
[0012] 步骤6.检测电极ROI图像的边缘，计算阴阳两极的位置及距离；
[0013] 步骤7.根据工艺要求判断阴阳两极的距离是否合格，给出检测结果
信号；
[0014] 步骤8.进入下一个电池的检测过程。
[0015] 较佳地，步骤2所述的滤除噪声点具体包括：
[0016] 步骤S001.采用高斯算子对X光图像平滑处理，进行平滑处理的高斯算子公式为：
[0017] g(x)＝A*exp((-(x-(k-1)/2)2)/(2*s2))，其中，A为常数(一般取值1)，x为图像的
像素灰度值，k为
滤波器的大小，s平滑滤波系数；
[0018] 步骤S002.采用灰度拉伸去除图像中超出灰度预设值范围的像素点，并提高图像的对比度，灰度拉伸算子如下：
[0019] f(x)＝(((x-xL)/(xH-xL))gamma)*(yH-yL)+yL，
[0020] 其中，x为图像像素点灰度值，f(x)为变换后的灰度值，[xL,xH]为变换后灰度值的水平方向上的灰度值变化范围，[yL,yH]为竖直方向上的灰度值变化范围，gamma为灰度值平滑系数。
[0021] 较佳地，步骤3所述的标定点水平方向位置与标定点灰度值变化的曲线，标定点二次曲线公式为f(x)＝A*x*x+B*x+C，其中A、B、C分别为二次曲线的多项式系数，x为图像的像素点水平方向的位置，f(x)为像素的补偿灰度值。
[0022] 较佳地，步骤4所述的提取电极边缘ROI图像，具体包括：
[0023] 步骤S101.在电池ROI图像中，计算竖直方向相邻列上平均灰度变化最大的位置，设置为第一个电极边缘；
[0024] 步骤S102.采用Hough变换检测直线方法，计算第一个电极边缘方向；
[0025] Hough算子公式为：ρ＝x*cos(θ)+y*sin(θ)；式中，(ρ,θ)为直
角坐标系中点(x,y)对应于极坐标系中的坐标点；
[0026] 步骤S103.根据电极偏转方向，校正至竖直方向上；
[0027] 步骤S104.根据图像中阴
阳极交替分布特征，提取各层电极的ROI图像。
[0028] 较佳地，步骤5所述的将各电极ROI图像的灰度均值与方差调至同一灰度级采用归一化算子将不同灰度级的图像调至同一灰度级上，归一化算子如下：
[0029] if x＞mean
[0030] f(x)＝mean0+sqrt(std0*(x-mean)*(x-mean)/std)；
[0031] others
[0032] f(x)＝mean0-sqrt(std0*(x-mean)*(x-mean)/std)；
[0033] 式中，x为图像像素点灰度值，f(x)为经过调整后的灰度值，mean0与std0分别为期望的灰度均值与方差，mean与std分别为图像的灰度均值与方差。
[0034] 较佳地，步骤6所述的电极ROI图像边缘的检测包括边缘清晰的边缘图像及边缘模糊且断续的边缘图像；清晰的边缘图像，其电极方向的投影曲线中，边缘处的灰度投影值变化大，且超过预设灰度值，而模糊的图像，其电极方向的投影曲线较平缓，且边缘处的灰度投影值小于预设灰度值；
[0035] 具体包括：
[0036] 步骤S301.获取电极局部ROI图像的灰度信息，采用灰度拉伸去除超出预设灰度值范围的像素点，并提高图像的对比度；
[0037] 步骤S302.采用水平方向的梯度算子，检测电极ROI图像边缘；
[0038] 水平方向的梯度算子如下：H＝(-1,0,1,-1,0,1,-1,0,1)；
[0039] 步骤S303.采用形态学开操作，去除边缘图像的噪声点；
[0040] 步骤S304.通过Hough变换检测直线方法，提取
阴极边缘的起始位置；
[0041] 步骤S305.滤除阴极以上的背景区域，计算水平方向上的灰度投影图像；
[0042] 步骤S306.检测灰度投影图像中最大梯度值位置，即阳极边缘的起始位置；
[0043] 步骤S307.根据阴阳极ROI图像的灰度分布特征，计算阴阳两电极区域像素灰度分布的最大分类线，即两电极的真实分界线；
[0044] 步骤S308.由此计算电池各层的阴阳两电极的位置及距离。
[0045] 较佳地，步骤7所述的工艺要求包括电池顶端的阳极起始端落在阴极上，底端的阳极
覆盖阴极，电极阴阳两极的距离在预设范围内判定为合格，反之，为异常，并给出检测异常信号。
[0046] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过
对电极层进行分割、去噪、边缘提取等操作，获取电极边缘线，从而得到阴阳两极的距离，进一步判定电池是否符合要求，并且能准确有效的检测卷绕电池两极的距离，从而有效判断电池的质量。
附图说明
具体实施方式
[0049] 本发明的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种卷绕电池的质量检测方法，卷绕电池在X光中成像较模糊，对比度较低，且噪声图像或离散图像较多。因此需对图像进行去噪处理，然后根据灰度特征检测阴阳两极的距离。卷绕电池的检测主要方式是通过X光对卷绕电池的所有电极成像，检测各层阴阳两电极边缘的起始位置来计算两电极的距离。根据动
力卷绕电池的工艺要求，电池顶端的阳极起始端必须落在阴极上，底端的阳极必须覆盖阴极，因此，通过阴阳两极在图像中的灰度特征来计算两者的距离，由此判断电池质量。
[0050] 下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。
[0051] 本发明的方法流程图如图1所示，一种卷绕电池的质量检测方法，包括以下步骤：
[0052] 步骤1.通过X光对卷绕电池所有电极成像，并采集图像；
[0053] 步骤2.采用高斯算子对X光图像平滑处理，滤除图像噪声点；灰度拉伸去除超过预设灰度值范围的像素点，并提高图像的对比度；
[0054] 步骤3.根据X光图像中标定点水平方向位置与标定点灰度值变化曲线，补偿图像中各列上灰度变化较大的像素点；
[0055] 步骤4.分割电极边缘图像，并提取电极边缘ROI图像；
[0056] 步骤5.将各层电极ROI图像的灰度均值与方差调至同一灰度级；
[0057] 步骤6.检测电极ROI图像的边缘，计算阴阳两极的位置及距离；
[0058] 步骤7.根据工艺要求判断阴阳两极的距离是否合格，给出检测结果信号；
[0059] 步骤8.进入下一个电池的检测过程。
[0060] 较佳地，步骤2所述的滤除噪声点具体包括：
[0061] 步骤S001.采用高斯算子对X光图像平滑处理，进行平滑处理的高斯算子公式为：
[0062] g(x)＝A*exp((-(x-(k-1)/2)2)/(2*s2))，其中，A为常数，x为图像的像素灰度值，k为滤波器的大小，s平滑滤波系数；
[0063] 设定参数值k＝3,s＝1.0,原始图像为I＝{0.7,0,0.2,0.5,0.3,0.1,0.7,0.5,0.7}，则经过高斯平滑
算法后，图像数据如下：g(I)＝{0.227,0.162,0.148,0.418,0.333,
0.287,0.590,0.525,0.511}。
[0064] 步骤S002.采用灰度拉伸去除图像中超出预设灰度值范围的像素点，并提高图像的对比度，灰度拉伸算子如下：
[0065] f(x)＝(((x-xL)/(xH-xL))gamma)*(yH-yL)+yL,
[0066] 其中，x为图像像素点灰度值，f(x)为变换后的灰度值，[xL,xH]为变换后灰度值的水平方向上的灰度值变化范围，[yL,yH]为竖直方向上的灰度值变化范围，gamma为灰度值平滑系数。
[0067] 设定参数值xL＝0，xH＝0.5，yL＝0.2,yH＝0.7,gamma＝1.0,原始图像为I＝{112,227,36,66,54,161,252,200,193}，则经过灰度拉伸后，图像数据如下：f(x)＝{163,255,
87,117,105,212,255,251,244}
[0068] 较佳地，步骤3所述的标定点水平方向位置与标定点灰度值变化的曲线，即图像像素水平方向的位置与其模板像素灰度值的二次曲线关系，补偿灰度不均的图像的灰度值，提高图像的质量。
[0069] 较佳地，步骤4所述的提取电极边缘ROI图像，具体包括：
[0070] 步骤S101.在电池ROI图像中，计算竖直方向相邻列上平均灰度变化最大的位置，设置为第一个电极边缘；
[0071] 步骤S102.采用Hough变换检测直线方法，计算第一个电极边缘方向；
[0072] 直角坐标系中的直线，通过Hough变换后，在极坐标系中，对应为一点，因此根据极坐标系中的像素点的灰度值可准确检测直角坐标系中所有方向的直线；
[0073] 步骤S103.根据电极偏转方向，校正至竖直方向上；
[0074] 步骤S104.根据图像中阴阳极交替分布特征，提取各层电极的ROI图像。
[0075] 较佳地，步骤5所述的将各电极ROI图像的灰度均值与方差调至同一灰度级采用归一化算子将不同灰度级的图像调至同一灰度级上，归一化算子如下：
[0076] if x＞mean
[0077] f(x)＝mean0+sqrt(std0*(x-mean)*(x-mean)/std)；
[0078] others
[0079] f(x)＝mean0-sqrt(std0*(x-mean)*(x-mean)/std)；
[0080] 式中，x为图像像素点灰度值，f(x)为经过调整后的灰度值，mean0与std0分别为期望的灰度均值与方差，mean与std分别为图像的灰度均值与方差。
[0081] 设参数值mean0＝120，std0＝120,原图像I＝{174,32,124,66,142,67,11,233,217}，则经过归一化后，图像数据为：f(x)＝{190,10,127,53,149,55,0,255,244}。
[0082] 较佳地，步骤6所述的电极ROI图像边缘的检测包括边缘清晰的边缘图像及边缘模糊且断续的边缘图像；清晰的边缘图像，其灰度均值较大且灰度变化明显，而模糊的图像则灰度均值偏小，且灰度变化较小，边缘不连续。
[0083] 步骤6具体包括：
[0084] 步骤S301.获取电极局部ROI图像的灰度信息，采用灰度拉伸算法，去除图像中超过预设灰度值范围的像素点，并提高图像的对比度；
[0085] 步骤S302.采用水平方向的梯度算子，检测电极ROI图像边缘；
[0086] 水平方向的梯度算子如下：H＝(-1,0,1,-1,0,1,-1,0,1)；
[0087] 步骤S303.采用形态学开操作，去除边缘图像的噪声点；
[0088] 步骤S304.通过Hough变换检测直线方法，提取阴极边缘的起始位置；
[0089] 采用Hough变换，可以准确地将直角坐标系中的直线表示为极坐标系中的点，由此可以准确的检测所有方向的直线；
[0090] 步骤S305.滤除阴极以上的背景区域，计算水平方向上的灰度投影图像；
[0091] 步骤S306.检测灰度投影图像中最大梯度值位置，即阳极边缘的起始位置；
[0092] 步骤S307.根据阴阳极ROI图像的灰度分布特征，计算阴阳两电极区域像素灰度分布的最大分类线，即两电极的真实分界线；
[0093] 步骤S308.由此计算电池各层的阴阳两电极的位置及距离。
[0094] 较佳地，步骤7所述的工艺要求包括电池顶端的阳极起始端落在阴极上，底端的阳极覆盖阴极，电极阴阳两极的距离在预设范围内判定为合格，反之，为异常，并给出检测异常信号。
[0095] 如图2所示，在具体操作中卷绕电池在X光中成像较模糊，对比度较低，且噪声图像或离散图像较多。因此需对图像去噪处理，然后根据灰度特征检测阴阳两极的距离。
[0096] 操作流程如下：
[0097] (1)采用高斯平滑算子g(x)＝A*exp((-(x-(k-1)/2)2)/(2*s2)))，滤除小噪声点。式中，A为常数(一般取值1)，x为图像的像素灰度值，k为滤波器的大小，s平滑滤波系数；
[0098] 采用灰度拉伸去除图像中超出预设灰度值范围的像素点，并提高图像的对比度，灰度拉伸算子公式如下：
[0099] f(x)＝(((x-xL)/(xH-xL))gamma)*(yH-yL)+yL,
[0100] 其中，x为图像像素点灰度值，f(x)为变换后的灰度值，[xL,xH]为变换后灰度值的水平方向上的灰度值变化范围，[yL,yH]为竖直方向上的灰度值变化范围，gamma为灰度值平滑系数；
[0101] (2)根据图像中标定点的水平方向位置与其灰度值的二次曲线关系，改善灰度不均的图像质量；
[0102] (3)采用形态学开操作(先
腐蚀后膨胀)，去除图像中较小的噪声图像；
[0103] (4)检测电池的第一个电极边缘位置，采用Hough变换检测直线方法计算边缘方向，并校正电极至竖直方向上；
[0104] (5)分割各电极层的局部ROI图像，并采用归一化算子将存在一定灰度差异的局部图像，调整至同一灰度变化范围内，由此适应一定灰度变化的电极图像检测；
[0105] (6)对于边缘清晰的电极图像，根据电极局部图像的灰度信息，采用水平方向梯度算子(H＝(-1,0,1,-1,0,1,-1,0,1))检测图像边缘像素，并用形态学开操作，去除边缘像素中部分噪声点，然后通过Hough变换检测直线方法提取电极边缘的位置；
[0106] (7)对于边缘模糊且断续的电极图像，根据电极局部图像的灰度变化特征及电极边缘上的灰度特征，计算水平方向上的灰度投影，检测灰度投影曲线中最大梯度值位置，即电极的起始位置；
[0107] (8)阴阳两极分界线因电极卷绕存在一定
波动而产生较模糊的分界区域，因此，需通过计算两电极局部区域图像的相邻区域灰度变化最大值处，即阴阳两电极区域像素分布的最大分类线，定为两电极的真实分界线；
[0108] (9)由(7)和(8)中计算的阴阳两极的起始端位置，即得到两电极的距离，由此判断电极是否符合工艺及质量要求。
[0109] 以上内容是结合具体的优选方式对本发明所作的进一步详细说明，不应认定本发明的具体实施只局限于以上说明。对于
本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，均应视为由本发明所提交的
权利要求确定的保护范围之内。
