[發明專利]柱形鋰電池圓周面凹坑視覺檢測方法

有效

• 申請號: 201810724486.1
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN109191421B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 于霞;曾祥瑞;苑瑋琦
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G01N21/952;G01B11/24
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

柱形鋰電池圓周面凹坑視覺檢測方法，一套基于視覺檢測的柱形鋰電池圓周面檢測方法，該方法的步驟如下：利用圖像處理算法對定位圖像中電池：利用圖像處理算法生成電池缺陷特征：進行特征篩選，從上步中獲得的特征篩選出對缺陷分類效果最好的特征組合：確定人工神經網絡分類器的隱含層單元數：隱含層單元數由實驗確定，使用測試圖庫對不同隱含層單元數測試，每種單元數測試多次，綜合多次實驗漏識率結果，結果取漏識率最小以及單元數較小的。將得到的五種特征進行特征篩選，通過實驗選擇綜合漏識率、方差和零漏識次數，可以進一步提高缺陷檢出率和優化檢測程序運行時間。最后，通過測試不同隱含層的漏識率，使得漏識率最低的同時，網絡結構在盡可能簡化。

技術領域：本發明提供一種柱形鋰電池圓周面凹坑視覺檢測的方法，屬于圖像處理及機器學習領域。本發明可以在缺陷檢測領域得到廣泛應用。

背景技術：電池擁有巨大的消費市場，隨著電池消費者對電池的品質要求日益提高，在激烈的市場競爭下，高品質的電池更容易在眾多電池廠商中脫穎而出，并且不良品電池也有各種危害，如電池表面的磕碰傷可能導致漏液，對人體造成傷害；又如電池的電壓如果低于或高于額定，會可能對用電設備造成損傷。目前電池的檢測多采用人工抽樣檢測，這種檢測方式有明顯的缺點，如漏檢、缺少統一標準、人工長時間工作易疲勞等等，所以傳統的電池檢測方式已經無法滿足現有的電池生產需求，隨著視覺算法理論與計算機硬件性能的不斷發展，使得通過視覺技術實時檢測電池缺陷存在可行性。

發明內容：

發明目的：本發明提供一種基于視覺檢測的形鋰電池圓周面凹坑的方法，其目的是解決以往所存在的問題，其代替人工檢測，通過計算機實現凹坑缺陷的自動化檢測。該方法首次利用梯度圖像生成共生矩陣獲取紋理特征并首次提出加權跡這一特征用于鋰電池圓周面凹坑檢測。

技術方案：

一套基于視覺檢測的柱形鋰電池圓周面檢測方法，其特征在于該方法的步驟如下：

(1)利用圖像處理算法對定位圖像中電池：

1)確定電池搜索范圍，因為電池圖像為固定位置觸發捕獲，電池在圖像中的位置總是在一個可以確定的范圍；

2)使用Canny邊緣檢測，利用邊緣寬度和圖像的位置，找到電池最上邊緣：由于Canny算子能有效地去除圖像中的偽邊緣點，在電池感興趣區域定位出來之后，采用Canny算子提取電池邊緣，Canny算子的計算步驟為高斯濾波、計算圖像梯度的幅值和方向、非極大值抑制，最后使用雙閾值T_H和T_L去除偽邊緣點。經過實驗調試，本文中取T_H＝225，T_L＝45°確定水平跨度大于30個像素點且垂直方向在最上方的邊緣為所要定位的邊緣；

3)確定電池位置和大小，因為相機與電池的距離固定，根據拍攝到的圖像測量即可確定大小。根據上步驟確定的邊緣計算邊緣的中心點，首先計算邊緣上所有點橫坐標的均值，在求出位于邊緣上距離均值點最近的點作為中心點。以中心點為最上邊的中點按電池大小繪制矩形，該矩形即電池的區域。

(2)利用圖像處理算法生成電池缺陷特征：

1)計算電池圖像的垂直方向梯度，使用Sobel算子來計算梯度；

2)縮減圖像的灰度級規模，圖像原灰度級數為256，本發明中縮減至16；

3)從梯度圖像計算灰度共生矩陣，共生矩陣的生成方向為90°，像素對距離為1；

4)從共生矩陣生成4種常見的特征，即角二階矩、對比度、倒數差分矩和熵，并根據缺陷的特點，生成本發明定義的加權跡特征。

角二階矩的定義為：

對比度的定義為：

倒數差分矩的定義為：

熵的定義為：