[發明專利]一種鋰離子正極材料SEM圖迂曲度提取方法及裝置

在審

• 申請號: 202210254627.4
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114596295A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 陳寧;綦彪;謝逸航;陳致蓬;陽春華;桂衛華;王接喜;陳洛文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T7/194;G06V10/26
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李婷

本發明公開了一種鋰離子正極材料SEM圖迂曲度提取方法及裝置，通過獲取鋰離子正極材料在不同燒結溫度下的SEM圖像，對SEM圖像進行預處理，得到二值圖像；對二值圖像進行距離變換得到距離變換圖，并將變換得到的距離變換圖與構建的多尺度的圓形鄰域濾波器進行差分卷積，得到卷積結果圖；將卷積結果圖中的每個像素與預設的全局閾值T進行比較，提取出二次顆粒的前景標記像素；運用形態學閉運算對前景標記像素進行標記，得到前景標記圖；利用前景標記圖，采用分水嶺算法對預處理后的SEM圖像進行分割，得到最終的分割結果；利用分割結果，采用蒙特卡羅方法計算二次顆粒的面積和迂曲度。本發明實現二次顆粒的精確分割和對產品性能的預測。

技術領域

本發明涉及于鋰離子正極材料制備技術領域，尤其公開了一種基于改進分水嶺算法的鋰離子正極材料SEM圖迂曲度提取方法及裝置。

背景技術

鋰離子正極材料在燒結過程中，材料的微觀變化過程能夠反映最終的產品性能和產品一致性，生產原料在輥道窯中發生化學反應形成產物粒子，產物粒子先形成一次顆粒，再由一次顆粒團聚形成二次顆粒，由于反應的不充分，會有殘鋰附著于二次顆粒的表面，殘鋰的含量會直接影響最終的產品性能，因此二次顆粒的形貌特征能夠間接反映最終的產品性能，具有重要的研究價值。掃描電子顯微鏡利用聚焦的很窄的高能電子束來掃描樣品，通過光束與物質間的相互作用，來激發各種物理信息，對這些信息收集、放大、再成像以達到對物質微觀形貌表征的目的，獲取的SEM圖具有高清晰度和高倍率的特點，被廣泛應用于各類學科的微觀研究。

目前圖像分割的算法有：圖像邊緣分割、圖像閾值分割、基于區域的分割和形態學分水嶺算法等。傳統的分水嶺算法由于分割目標不明確，容易導致過分割和欠分割的現象，目前流行使用帶標記的分水嶺算法，標記的作用是標明所要分割的區域，使得分水嶺算法只在感興趣的區域進行分割。如何準確地獲取標記對使用分水嶺算法抑制過分割和欠分割，實現二次顆粒的精確分割具有重要的研究價值。在 SEM圖中，存在著非規則顆粒以及二次顆粒相互重疊的現象，采用傳統的標記方法無法準確地標記出圖中的二次顆粒，使得運用分水嶺算法分割時存在著過分割和欠分割的缺陷。

因此，現有的標記方法無法準確地標記出SEM圖中的二次顆粒，使得運用分水嶺算法分割時存在著過分割和欠分割的缺陷，是目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種鋰離子正極材料SEM圖迂曲度提取方法及裝置，旨在解決現有的標記方法無法準確地標記出SEM圖中的二次顆粒，使得運用分水嶺算法分割時存在著過分割和欠分割的缺陷的技術問題。

本發明的一方面涉及一種鋰離子正極材料SEM圖迂曲度提取方法，包括以下步驟：

獲取鋰離子正極材料在不同燒結溫度下的SEM圖像，對SEM圖像進行預處理，得到二值圖像；

構建多尺度的圓形鄰域濾波器，對二值圖像進行距離變換得到距離變換圖，并將變換得到的距離變換圖與構建的多尺度的圓形鄰域濾波器進行差分卷積，得到卷積結果圖；

將卷積結果圖中的每個像素與預設的全局閾值T進行比較，提取出二次顆粒的前景標記像素；

運用形態學閉運算對前景標記像素進行標記，得到前景標記圖；

利用前景標記圖，采用分水嶺算法對預處理后的SEM圖像進行分割，得到最終的分割結果；

利用分割結果，采用蒙特卡羅方法計算二次顆粒的面積，并在此基礎上計算二次顆粒的迂曲度。

進一步地，獲取鋰離子正極材料在不同燒結溫度下的SEM圖像，對SEM圖像進行預處理，得到二值圖像的步驟包括：

運用中值濾波對采集到的鋰離子正極材料燒結過程中的SEM圖像I(i，j)進行濾波，得到圖像I_a(i，j)；