锂电池X射线图像增强方法、装置、系统及存储介质与流程

锂电池x射线图像增强方法、装置、系统及存储介质
技术领域
1.本技术涉及x射线图像技术领域，具体涉及一种锂电池x射线图像增强方法、装置、系统及存储介质。


背景技术：

2.目前动力锂电池最常用的由正极片，隔膜，负极片组成，以正极片、隔膜、负极片按顺序交叠卷绕成圆柱状的电池。这种锂电池卷绕层级很多，卷绕过程中可能混入杂质，极片包覆异常等问题均有可能产生，因此需要使用x射线进行穿透成像观察内部结构。
3.但直接使用x射线成像，受射线穿透能力，穿过厚度不均以及环境因素影响，直接得到的x射线图像一般整体偏暗，且极片轮廓细节不清晰，影响后续算法识别判断，降低后续识别判断的准确性等。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本说明书实施例提供一种锂电池x射线图像增强方法、装置、系统及存储介质，应用于锂电池识别等过程。
5.本说明书实施例提供以下技术方案：
6.本说明书实施例提供一种锂电池x射线图像增强方法，所述锂电池x射线图像增强方法包括：
7.对锂电池x射线图像进行归一化处理得到归一化图像，并对所述归一化图像进行log校正压缩得到初次增强图像；
8.对所述初次增强图像进行二维小波分解，并对小波系数处理后，重构得到增强图像；
9.对所述重构增强图像进行冲击滤波，得到目标锂电池图像。
10.本说明书实施例还提供一种锂电池x射线图像增强装置，所述锂电池x射线图像增强装置包括：
11.第一增强模块，用于对锂电池x射线图像进行归一化处理得到归一化图像，并对所述归一化图像进行校正压缩得到初次增强图像；
12.第二增强模块，用于对所述初次增强图像进行二维小波分解，并对小波系数处理后，重构得到增强图像；
13.第三增强模块，用于对所述重构增强图像进行冲击滤波，得到目标锂电池图像。
14.本说明书实施例还提供一种锂电池x射线图像增强系统，包括存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序如本说明书实施例任一技术方案中所述的锂电池x射线图像增强方法。
15.本说明书实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如本说明书实施例中任一技术方案所述的锂电池x射线图像增强方法。
16.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
17.通过不同的方式对锂电池x射线图像进行不同程度的增强，提高锂电池x射线图像对比度，清晰度，避免模糊；增强图像感兴趣内容的同时，还抑制噪声水平。采用本说明书实施例的增强方法可选多种不同的操作算子，具有较广的适应性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1是本技术中的一种锂电池x射线图像增强方法流程图一；
20.图2是本技术中的一种锂电池x射线图像增强方法流程图二；
21.图3是本技术中的一种锂电池x射线图像增强装置结构示意图；
22.图4是本技术中的一种锂电池x射线图像增强系统的结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
24.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
26.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
27.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。
28.锂电池具有卷绕层级结构。获得锂电池x射线图像过程中，由于x射线的穿透能力、锂电池极片包覆导致卷绕结构不均匀及环境因素等造成锂电池x射线图像一般整体偏暗，
且极片轮廓不清晰，为不影响后续的识别判断，则需要对图像进行处理增强。
29.有鉴于此，发明人发现虽然图像增强算法种类繁多，例如常见的retinex算法，但这些算法假设基础建立在复合人眼视觉的反射成像模型上，x射线成像是透射成像，因此直接照搬使用在x射线成像过程并不合理。即使采用直方图均衡化来改善图像对比度，但是该操作是全局的，在改善整体对比度的同时，噪声也同样放大，仍无法获得清晰的锂电池x射线图像。
30.基于此，本说明书实施例提出了一种锂电池x射线图像增强方案：通过对锂电池获取的x射线图像进行归一化，然后进行log校正来压缩高灰度值部分，拓展低灰度值部分进行初次增强，然后进行多级二维小波分解，增强低频系数，对高频系数进行去噪，重构后得到增强图像，最后对图像再进行冲击滤波，进一步提高了电池极片区域的对比度。该级联增强算法逐步提升图像对比度，并进行了噪声抑制，防止对比度提升的同时造成噪声放大，对锂电池x射线图像中感兴趣区域进行不同程度的增强，使得在图像对比度，清晰度，噪声水平上达到较好的平衡。
31.以下结合附图，说明本技术各实施例提供的技术方案。
32.如图1所示，锂电池x射线图像增强方法包括步骤s210～步骤s230。其中，步骤s210、对锂电池x射线图像进行归一化处理得到归一化图像，并对所述归一化图像进行校正压缩得到初次增强图像。步骤s220、对所述初次增强图像进行二维小波分解，对小波系数处理后，重构获得增强图像。步骤s230、对所述重构增强图像进行冲击滤波，得到目标锂电池图像。
33.步骤s210对锂电池x射线图像进行归一化处理可消除不同图像灰度数值差异的影响，保留灰度分布规律，以满足后续计算。并且对归一化图像进行校正压缩，如进行对数校正压缩，利用对数特性曲线在低灰度值区域斜率大，高灰度值区域斜率小，可以经过变换提升暗区域的对比度，尤其提升锂电池极片区域暗部细节。通过对归一化图像的校正压缩得到初次增强图像。本实施例通过对原始锂电池x射线图像进行归一化在不改变图像特性的基础上对归一化的图像进行图像暗区对比度的提升，如可实现锂电池极片区域暗部对比度的提升。
34.步骤s120对初次增强图像进行二维小波分解，并对小波系数处理后，重构获得增强图像。具体对初次增强图像进行多级二维小波分解，对处理小波系数后，重构得到增强图像。如对低频系数进行增强和对高频系数进行去噪，重构得到增强图像，其中低频系数对应图像轮廓信息，高频系数对应图像细节部分，同时包含原始图像的噪声信息等。一些实施例中，通过多尺度小波分解，得到包含不同信息的小波层级以适应性对图像中感兴趣区域进行增强，同时抑制噪声水平等。进一步在图像对比度、清晰度及噪声水平上得到较好平衡，使锂电池x射线图像清晰。
35.步骤s130对重构增强图像进行冲击滤波，得到目标锂电池图像。
36.结合上述实施例，对上述感兴趣区域图像进行对比度设置后，还需凸显电池极片轮廓，因此对重构增强图像进行冲击滤波，使用冲击滤波器得到显著增强边缘特征的图像，从而最终获得相较于现有技术不仅增强图像对比度，还使噪声水平得到很好平衡清晰度的锂电池x射线图像。
37.具体地，对原始采集的锂电池x射线图进行归一化，目的是规范数值范围，满足后
续处理需要。其中归一化方法很多，可选地归一化采用如下公式一。
[0038][0039]
其中，f(x,y)为原始图像，offset为探测器本底数据，gain为探测器亮场数据，g(x,y)为归一化后数据。进而对归一化图像进行处理以得到锂电池x射线的增强图像。
[0040]
在一些实施例中，对所述归一化图形进行校正压缩得到初次增强图像。
[0041]
具体地，对得到的归一化图像进行对数变换，由于对数曲线的特性，其在低灰度值区域斜率大，高灰度值区域斜率小，所以经过该变换后，可以提升图像中暗区域的对比度，本实施例场景中可以增强锂电池极片区域暗部细节。具体log校正来压缩高灰度值部分，扩展低灰度值部分的变换采用公式二。
[0042]
g(x,y)＝c*log(1+r)
ꢀꢀ
(公式二)
[0043]
其中c为常数，r》＝0，g(x,y)为变换后图像。
[0044]
在一些实施例中，对所述初次增强图像进行二维小波分解，对小波系数处理后，重构获得增强图像，包括：对所述初次增强图像进行二维小波分解，并处理得到两种小波系数后重构获得增强图像。
[0045]
结合图2，对初次增强图像进行小波变换，得到第一小波系数(如高频小波系数)和第二小波系数(如低频小波系数)。
[0046]
为了达到降低噪声，增强极片轮廓的目的，需要对分解得到小波系数进行处理。如处理得到第一小波系数和/或第二小波系数，以对初步增强图像中的细节部分和轮廓部分进一步增强。如高频系数中表征了图像中的细节部分，但同时也包含了原始的噪声信息；低频系数表征了图像的轮廓信息，因此可得到处理后的高频系数和低频系数。通常小波变换可以使用多尺度小波分解，得到包含不同信息的小波层级，总体而言这些小波系数分为两种，分别为上述的低频系数和高频系数。在低频系数中选择合适的增强方法提高低频系数比重，在高频系数中选择合适的方法降低噪声。
[0047]
具体地，对所述初次增强图像进行二维小波分解，对两种小波系数处理后，重构获得增强图像，包括：对初次增强图像的轮廓部分采用第二小波系数进行增强得到重构增强图像。和/或，对初次增强图像的细节部分采用第一小波系数进行去噪得到重构增强图像。整体小波变换过程采用公式三。
[0048]
[d(m,n),w(m,n)]＝wt(f(x,y))
ꢀꢀ
(公式三)
[0049]
其中wt表示小波变换操作，可使用多尺度小波变换，也可使用单尺度小波变换。d(m,n)表示低频系数集合，w(m,n)表示高频系数集合。
[0050]
为了达到降低噪声，增强极片轮廓的目的，需要对分解得到小波系数进行处理。通常小波变换可以使用多尺度小波分解，得到包含不同信息的小波层级，总体而言这些小波系数分为两种，分别为上述的低频系数和高频系数。在低频系数中选择合适的增强方法提高低频系数比重，在高频系数中选择合适的方法降低噪声。以下列举使用简单线性变换来处理各个小波系数，但实际使用中并不局限于此列举情况。
[0051]
对于第一小波系数如高频系数采用公式四。
[0052]
[0053]
即选择一个阈值t，对小于或等于该阈值的系数乘上一个加权系数w，对大于该阈值的系数则直接置为0。类似的对于第二小波系数如低频系数采用公式五。
[0054][0055]
即对于大于阈值t的低频系数，乘上一个加权系数w进行增强，其他系数则保持不变。完成对小波系数的处理后，则进行小波逆变换得到增强图像g(x,y)。综上通过对初次增强图像分解得到的小波系数进一步处理，如上述线性变换中的阈值处理，使提高低频系数比重的同时在高频系数中选择合适的方法降低噪声，增强极片轮廓还抑制噪声水平，从而提高锂电池x射线图像对比度、清晰度。
[0056]
在一些实施例中，对所述重构增强图像进行冲击滤波，得到目标锂电池图像，包括：对所述重构增强图像进行冲击滤波，得到凸显电池极片轮廓边缘的目标锂电池图像。
[0057]
具体基于小波变换的处理完成后，为了进一步凸显电池极片轮廓边缘，使用冲击滤波器可以显著增强图像的边缘特征。冲击滤波方法采用公式六。
[0058][0059]
其中it为上一次滤波之后的图像，
△
为梯度求取算子，可选的sobel,canny,laplace等,为it的梯度，sign为符号函数。本实施例即可得到对比度增强，噪声抑制的增强x射线图像。
[0060]
本说明书实施例通过不同方式对锂电池x射线图像进行不同程度的增强，可提高锂电池x射线图像对比度，清晰度，避免了现有技术中受卷绕影响等造成锂电池x射线图像的模糊；增强图像感兴趣内容的同时，还可抑制噪声水平。采用上述实施例增强算法流程，可实现多种不同的操作，具有更广的适应性。
[0061]
如图3所示，一种锂电池x射线图像增强装置30包括：
[0062]
第一增强模块31，用于对锂电池x射线图像进行归一化处理得到归一化图像，并对所述归一化图像进行校正压缩得到初次增强图像；
[0063]
第二增强模块32，用于对所述初次增强图像进行二维小波分解，对小波系数处理后，重构得到增强图像；
[0064]
第三增强模块33，用于对所述重构增强图像进行冲击滤波，得到目标锂电池图像。
[0065]
图3所示实施例的装置对应地可用于执行图1所示方法实施例中的步骤，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
[0066]
图4是本说明书实施例提供的一种锂电池x射线图像增强系统结构示意图，如图4所示，该系统40包括：处理器41、存储器42和计算机程序；其中
[0067]
存储器42，用于存储所述计算机程序，该存储器还可以是闪存(flash)。所述计算机程序例如是实现上述方法的应用程序、功能模块等。
[0068]
处理器41，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述方法中设备执行的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
[0069]
可选地，存储器42既可以是独立的，也可以跟处理器41集成在一起。
[0070]
当所述存储器42是独立于处理器41之外的器件时，所述设备还可以包括：
[0071]
总线43，用于连接所述存储器42和处理器41。
[0072]
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的方法。
[0073]
其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(application specific integrated circuits，简称：asic)中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0074]
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。
[0075]
在上述设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：central processing unit，简称：cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称：dsp)、专用集成电路(英文：application specific integrated circuit，简称：asic)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
[0076]
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的产品实施例而言，由于其与方法是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
[0077]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。