锂电池涂布图像采集标定方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种锂电池涂布图像采集标定方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来进行工作的。锂离子电池具有诸多优点，包括电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、快速充电等。因此，锂离子电池的应用领域不断扩大，已经被广泛地应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等领域。

电极极片是锂离子动力电池的基础，直接决定电池的电化学性能以及安全性。锂电池电极是一种由颗粒物组成的涂层，均匀的涂敷在金属集流体上。目前，在制作锂电池的工艺过程中，极片的涂布工艺是不可缺少的一环，对于间隔工艺的锂电池的极片，在涂布时，需要将涂层间隔的涂覆在整卷基材(铜箔、铝箔)的上表面(正面)和下表面(反面)。在涂布工艺之后，需要对正反两面的涂布区进行对齐检测；目前，通常采用ccd检测装置，对整卷涂布后的极片进行极片图像采集和对齐检测等操作；因此，如何在该ccd检测装置进行图像采集之前，对该ccd线扫相机进行标定，以使该ccd相机能够准确采集图像，精确进行对齐检测显得尤为重要。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种锂电池涂布图像采集标定方法，其能够有效将拍摄极片正面的相机和拍摄极片反面的相机进行联合标定，标定精确性高，有效提高了后续极片检测的准确性。

本发明的目的之二在于提供一种锂电池涂布图像采集标定系统，其能够有效将拍摄极片正面的相机和拍摄极片反面的相机进行联合标定，标定精确性高，有效提高了后续极片检测的准确性。

本发明的目的之三在于提供一种锂电池涂布图像采集标定终端设备，其能够有效将拍摄极片正面的相机和拍摄极片反面的相机进行联合标定，标定精确性高，有效提高了后续极片检测的准确性。

本发明的目的之四在于提供一种计算机可读存储介质，其能够有效将拍摄极片正面的相机和拍摄极片反面的相机进行联合标定，标定精确性高，有效提高了后续极片检测的准确性。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种锂电池涂布图像采集标定方法，包括如下步骤：

分别将第一相机和第二相机进行相机标定；其中，所述第一相机用于拍摄所述锂电池的极片的上表面，所述第二相机用于拍摄所述锂电池的极片的下表面；

采用标定后的第一相机采集标准标定板的正面图像，采用标定后的第二相机采集标准标定板的反面图像；

根据所述标准标定板的正面图像和所述标准标定板的反面图像，将所述第一相机和所述第二相机进行联合标定。

进一步地，根据所述标准标定板的正面图像和所述标准标定板的反面图像，将所述第一相机和所述第二相机进行联合标定，具体为：

在所述标准标定板的正面图像上选取正面参考点，在所述标准标定板的反面图像上选取反面参考点；其中，所述正面参考点和所述反面参考点为在物理位置一致时，所述第一相机和所述第二相机采集到的相同的点；

根据所述正面参考点确定所述第一相机的参考位置；

根据所述反面参考点确定所述第二相机的参考位置。

进一步地，根据所述正面参考点确定所述第一相机的参考位置，具体为：

选取多个正面参考点，由所述多个正面参考点形成正面参考区域；

将所述正面参考区域中灰度值符合第一预设阈值范围的点进行提取和拟合，得到正面拟合区域；

计算所述正面拟合区域的边缘，将所述正面拟合区域的边缘点进行圆拟合，得到正面拟合圆；

确定所述正面拟合圆的圆心，将所述正面拟合圆的圆心记为所述第一相机的参考位置。

进一步地，根据所述反面参考点确定所述第二相机的参考位置，具体为：

选取多个反面参考点，由所述多个反面参考点形成反面参考区域；

将所述反面参考区域中灰度值符合第二预设阈值范围的点进行提取和拟合，得到反面拟合区域；

计算所述反面拟合区域的边缘，将所述反面拟合区域的边缘点进行圆拟合，得到反面拟合圆；

确定所述反面拟合圆的圆心，将所述反面拟合圆的圆心记为所述第二相机的参考位置。

进一步地，所述第一预设阈值范围包括第一最小阈值和第一最大阈值；所述第一最大阈值≤120。

进一步地，所述第二预设阈值范围包括第二最小阈值和第二最大阈值；所述第二最大阈值≤120。

进一步地，分别将第一相机和第二相机进行相机标定，具体为：

根据第一相机所采集图像的图像坐标系与物理坐标系的对应关系，计算所述第一相机的内参和外参；

根据第二相机所采集图像的图像坐标系与物理坐标系的对应关系，计算所述第二相机的内参和外参。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种锂电池涂布图像采集标定系统，所述系统包括：

相机标定单元，用于分别将第一相机和第二相机进行相机标定；其中，所述第一相机用于拍摄所述锂电池的极片的上表面，所述第二相机用于拍摄所述锂电池的极片的下表面；

标定板图像采集单元，用于采用标定后的第一相机采集标准标定板的正面图像，采用标定后的第二相机采集标准标定板的反面图像；

联合标定单元，用于根据所述标准标定板的正面图像和所述标准标定板的反面图像，将所述第一相机和所述第二相机进行联合标定。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种锂电池涂布图像采集标定终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的锂电池涂布图像采集标定方法。

本发明的目的之四采用如下技术方案实现：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的锂电池涂布图像采集标定方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明在对拍摄极片正面的相机和拍摄极片反面的相机进行各自标定后，有效将拍摄极片正面的相机和拍摄极片反面的相机进行联合标定，并准确确定了各自的参考位置；本发明的标定精确性高，有效提高了后续极片检测的准确性。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的锂电池涂布图像采集标定方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提供的锂电池涂布图像采集标定系统的结构框图；

图3为本发明第三实施例提供的锂电池涂布图像采集标定终端设备的结构框图；

图中：1、相机标定单元；2、标定板图像采集单元；3、联合标定单元；31、处理器；32、存储器；33、显示屏；34、输入装置；35、输出装置；36、通信装置。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参见图1，是本发明第一实施例提供的锂电池涂布图像采集标定方法的流程图。该实施例的锂电池涂布图像采集标定方法包括步骤s1-s3：

s1：分别将第一相机和第二相机进行相机标定；其中，第一相机用于拍摄锂电池的极片的上表面，第二相机用于拍摄锂电池的极片的下表面。

该步骤用于将第一相机和第二相机各自进行标定。分别将第一相机和第二相机进行相机标定，具体为：

根据第一相机所采集图像的图像坐标系与物理坐标系的对应关系，计算第一相机的内参和外参；

根据第二相机所采集图像的图像坐标系与物理坐标系的对应关系，计算第二相机的内参和外参。

具体地，相机的内参通常由11个参数构成，分别为：focus,kappa,sx,sy,cx,cy,imagewidth,imageheight,vx,vy,vz；各个参数的意义如下，focus:镜头焦距长度；kappa:镜头畸变系数，正负分别表示枕形畸变和桶状畸变；sx:表示相机单个像元宽度；sy:表示相机单个像元高度；cx:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影横坐标，一般初始化的时候设置为width/2；cy:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影纵坐标，一般初始化的时候设置为0，因为是一帧是一条线，所以纵坐标为0；imagewidth:表示一整副图片像素宽度；imageheight:表示一整幅图片像素高度；vx:x方向上运动速度，其实就是每拍摄一条线，x方向的走的距离，因为安装有误差，相机和运动方向不可能完全垂直，理论上为0最理想；vy:y方向上运动速度，其实就是在扫描的时候，多远距离拍摄一条线；vz:z方向上运动速度，其实就是每拍摄一条线，z方向上走的距离，也是因为安装有误差，理论上为0最理想。

相机外参有6个参数，表示由物理坐标系转换成相机坐标系的变换参数，这6个参数分别为x,y,z三个轴的旋转角度和x,y,z三个轴的平移量。

在本发明实施例中，在ccd检测装置的ccd线扫相机和各相机对应的光源安装好之后，采用标准标定板模拟极片，将标准标定板绷紧设置于辊上，标准标定板应覆盖相机视野的整个幅宽，通过ccd相机采集图像；然后，计算图像坐标与物理坐标的对应关系，以获得第一相机和第二相机在各个位置上视野内的不同区域中的坐标对应关系。

s2：采用标定后的第一相机采集标准标定板的正面图像，采用标定后的第二相机采集标准标定板的反面图像。

该步骤用于使用各自标定后的第一相机和第二相机分别采集标准标定板的正面图像和反面图像。基于高精度测量的要求，标定板的精度也必须达到相应的级别，以确保标定的准确性。在本发明实施例中，标准标定板选用透明的标定板。

s3：根据标准标定板的正面图像和标准标定板的反面图像，将第一相机和第二相机进行联合标定。

该步骤用于将各自标定的第一相机和第二相机进行联合标定。根据标准标定板的正面图像和标准标定板的反面图像，将第一相机和第二相机进行联合标定，具体为：

在标准标定板的正面图像上选取正面参考点，在标准标定板的反面图像上选取反面参考点；其中，正面参考点和反面参考点为在物理位置一致时，第一相机和第二相机采集到的相同的点。

在正面图像和反面图像上选取参考点时，需注意，正面参考点和反面参考点满足在物理位置不改变的情况下，第一相机和第二相机所拍到的相同圆点。

根据正面参考点确定第一相机的参考位置。

具体地，该步骤为：选取多个正面参考点，由多个正面参考点形成正面参考区域；

将正面参考区域中灰度值符合第一预设阈值范围的点进行提取和拟合，得到正面拟合区域；

计算正面拟合区域的边缘，将正面拟合区域的边缘点进行圆拟合，得到正面拟合圆；

确定正面拟合圆的圆心，将正面拟合圆的圆心记为第一相机的参考位置。

根据反面参考点确定第二相机的参考位置。

在本发明实施例中，第一预设阈值范围包括第一最小阈值和第一最大阈值；第一最大阈值≤120。第一最大阈值可根据实际情况在标定现场进行确定，第一最大阈值一般不超过120。

具体地，该步骤为：选取多个反面参考点，由多个反面参考点形成反面参考区域；

将反面参考区域中灰度值符合第二预设阈值范围的点进行提取和拟合，得到反面拟合区域；

计算反面拟合区域的边缘，将反面拟合区域的边缘点进行圆拟合，得到反面拟合圆；

确定反面拟合圆的圆心，将反面拟合圆的圆心记为第二相机的参考位置。

在本发明实施例中，第二预设阈值范围包括第二最小阈值和第二最大阈值；第二最大阈值≤120。第二最大阈值可根据实际情况在标定现场进行确定，第二最大阈值一般不超过120。

如上，正面参考位置和反面参考位置确定的原理一致，正面参考区域和反面参考区域同样需要满足，在物理位置不改变的情况下，第一相机和第二相机拍到的相同的圆点所形成的范围。

第一相机的参考位置和第二相机的参考位置为将第一相机和第二相机进行联合标定所确定的参考位置信息，在后续的检测过程中，例如后续需判断涂布是否错位时，先计算正面图像的涂布边缘点与第一相机的参考位置之间的距离，及反面图像的涂布边缘点与第二相机的参考位置之间的距离，上述两个距离的差值即为错位值。

参见图2，是本发明第二实施例提供的锂电池涂布图像采集标定系统的结构框图。该实施例的锂电池涂布图像采集标定系统包括：相机标定单元1、标定板图像采集单元2和联合标定单元3。

相机标定单元1，用于分别将第一相机和第二相机进行相机标定；其中，第一相机用于拍摄锂电池的极片的上表面，第二相机用于拍摄锂电池的极片的下表面。

标定板图像采集单元2，用于采用标定后的第一相机采集标准标定板的正面图像，采用标定后的第二相机采集标准标定板的反面图像。

联合标定单元3，用于根据标准标定板的正面图像和标准标定板的反面图像，将第一相机和第二相机进行联合标定。

参见图3，是本发明第三实施例提供的锂电池涂布图像采集标定系统终端设备的结构框图。该实施例的终端设备包括：处理器31、存储器32、显示屏33、输入装置34、输出装置35、通信装置36以及存储在存储器32中并可在处理器31上运行的计算机程序。处理器31执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。或者，处理器31执行计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。该终端设备中处理器31的数量可以是一个或者多个，图3中以一个处理器31为例。该终端设备中存储器32的数量可以是一个或者多个，图3中以一个存储器32为例。该终端设备的处理器31、存储器32、显示屏33、输入装置34、输出装置35和通信装置36可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。实施例中，终端设备可以是电脑，手机，平板，投影仪或交互智能平板等。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器32中，并由处理器31执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。

终端设备可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

存储器32可用于存储计算机程序和/或模块，处理器31通过运行或执行存储在存储器32内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器32内的数据，实现终端设备的各种功能。存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如rom,或其他易失性固态存储器件，例如ram。

显示屏33，一般而言，显示屏33用于根据处理器31的指示显示数据，并将相应的信号发送至处理器31或其他装置。

通信装置36，用于与其他设备建立通信连接，其可以是有线通信装置36和/或无线通信装置36。输入装置34可用于接收输入的数字或者字符信息，以及产生与终端设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，还可以是用于获取图像的摄像头以及获取音频数据的拾音设备。输出装置35可以包括扬声器等音频设备。需要说明的是，输入装置34和输出装置35的具体组成可以根据实际情况设定。

本发明第四实施例提供了一种计算机可读存储介质，终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。