(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210250194.5 (22)申请日 2022.03.14 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 陈宁　刘洪臻　阳春华　桂卫华　 陈致蓬　李天亦　刘红杰　徐磊　 (74)专利代理 机构 广州市红荔专利代理有限公 司 44214 专利代理师 李婷 (51)Int.Cl. G06V 10/25(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 17/16(2006.01)G06V 10/80(2022.01) (54)发明名称 一种多特征融合的三元正极材料粗糙度提 取方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种多特征融合的三元正极 材料SEM图像粗糙度提取方法及装置， 通过获取 三元正极材料在不同烧结温度下的SEM图像， 对 获取的SEM图像进行预处理； 使用双毯法提取预 处理后的SEM图像的分形特征， 并用分形维数表 示； 采用灰度共生矩阵对预处理后的SEM图像的 纹理特征进行分析与提取； 将提取的分形维数与 纹理特征进行融合， 得到多特征融合的三元正极 材料SEM图像的粗糙度。 本发明提出了使用分形 维数和信息熵结合的方式来表征三元正极材料 的粗糙度， 实现了对SEM图像纹理特征的提取， 多 种方式提取的特征量形成互补， 使得SEM图像粗 糙度提取 更加全面、 有效。 权利要求书4页 说明书13页 附图5页 CN 114638958 A 2022.06.17 CN 114638958 A 1.一种多特 征融合的三元正极材 料粗糙度提取 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取三元正极材 料在不同烧结温度下的SE M图像， 对获取的SE M图像进行 预处理； 使用双毯法提取 预处理后的SE M图像的分形 特征， 并用分形维数表示； 采用灰度共生矩阵对预处 理后的SE M图像的纹 理特征进行分析与提取； 将提取的所述分形维数与所述纹理特征进行融合， 得到多特征融合的三元正极材料 SEM图像的粗 糙度。 2.如权利要求1所述的多特征融合的三元正极材料粗糙度提取方法， 其特征在于， 所述 获取三元正极材料在不同烧结温度下的SEM图像， 对获取的SEM图像进行预处理的步骤包 括： 对三元正极材 料在不同烧结温度下的SE M图像上的标签进行裁 剪； 对裁剪标签后的SEM图像中亮度不均匀背景进行提取， 再使用裁剪前的原SEM图像减去 不均匀背景， 得到消除不均匀亮度后的SE M图像； 对消除不均匀亮度后的SE M图像进行 滤波处理， 去除SE M图像表面的噪点。 3.如权利要求1所述的多特征融合的三元正极材料粗糙度提取方法， 其特征在于， 所述 使用双毯法提取 预处理后的SE M图像的分形 特征， 并用分形维数表示的步骤 包括： 将输入的SEM图像转换为灰度曲面图像， 设f(x， y)为三维空间的曲面， (i， j)表示像素 位置， 曲面上点的高度为该点对应到图像中所处位置的像素点的灰度值； 假设以曲面中的某一个点作为中心， 对于离 中心点距离大于r的像素点， 使用厚度为2r 的平面覆盖， 则该曲面的表面积可以通过覆盖平面的上下表面之间的体积除以2r得到， 将 该平面称为 地毯； 假设图像f(x,y)在尺度r下， 上下表面分别表示为Ur(x,y)、 Br(x， y)， 则上下表面可表 示为： U0(x， y)＝B0(x， y)＝f(x， y) Ur(x， y)＝max{Ur‑1(x， y)+1， maxd[(x， y)， (m， n)]≤1[Ur‑1(m， n)]} Br(x， y)＝mi n{Br‑1(x， y)‑1}， mind[(x， y)， (m， n)]≤1[Br‑1(m， n)] 其中， U0(x， y)为上表 面， B0(x， y)为下表面， f(x,y)为三 维空间的曲面， d[(x， y)， (m， n)] 为点(x,y)到点(m， n)的距离， Ur(x， y)为地毯覆盖所形成的空 间的上表面， Br(x， y)为地毯覆 盖所形成的空间的下表面； 计算地毯覆盖所 形成的空间的体积以及曲面的面积分别为： Vr＝∑x， y[Ur(x， y)‑Br(x， y)] 其中， Vr为地毯覆盖所形成的空间 的体积， Sr为曲面的面积， Ur(x， y)为地毯覆盖所形成 的空间的上表面， Br(x， y)为地毯覆盖所 形成的空间的下表面； 预处理后的SE M图像的分形维数为： log(Sr)＝(3‑D)log(r)+log(c) 其中， Sr为曲面的面积， D为 地毯维数， c为常数， r为间隔值。 4.如权利要求1所述的多特征融合的三元正极材料粗糙度提取方法， 其特征在于， 所述 采用灰度共生矩阵对预处 理后的SE M图像的纹 理特征进行分析与提取的步骤 包括：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114638958 A 2采用不同大小的灰度量化级构建三元正极材料SEM图像的灰度共生矩阵， 灰度共生矩 阵可表示 为： 其中， P(i， j)为灰度共生矩阵中的点对， f(x,y)表示一幅二维图像， S为图像区域中有 特定空间关系的像素对的集 合， 其尺寸 为M*N， 灰度级数为G； 从所构建的灰度共生矩阵中提取三元正极材料SEM图像的纹理特征参数熵值Ent， 熵值 Ent表示图像的信息量， 所述熵值Ent计算公式如下： 其中， G表示图像的灰度级数， P(i， j)为灰度共生矩阵中的点对； 选择合适的步长d与生成方向θ， 构建灰度共生矩阵P； 对灰度共生矩阵i个方向上的熵值进行计算， 得到i个不同方向上的熵值， 对其求取均 值， 得到该SE M图像通过 灰度共生矩阵计算出来的熵值； 对分形维数和熵值进行平均融合， 得到一个综合的表征三元正极材料表面粗糙度的新 指标分形 ‑熵值。 5.如权利要求4所述的多特征融合的三元正极材料粗糙度提取方法， 其特征在于， 所述 对分形维数和熵值进 行平均融合， 得到一个综合的表征三元正极材料表面粗糙度的新指标 分形‑熵值的步骤 包括： 对计算出的分形维数和熵值先进行归一 化处理， 再将两者平均融合， 公式如下： D_NORM＝(D‑DMIN)/(DMAX‑DMIN) Ent_NORM＝(Ent‑EntMIN)/(EntMAX‑EntMIN) R＝(D_NORM+Ent_NORM)/2 其中， D为分形维数， Ent为熵值， R为分形熵值， D_NORM为归一化后的分形维数、 Ent_ NORM为归一 化后的熵值。 6.一种多特 征融合的三元正极材 料粗糙度提取装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块(10)， 用于获取三元正极材料在不同烧结温度下的SEM图像， 对获取的SEM图 像进行预处理； 第一提取模块(20)， 用于使用双毯法提取预处理后的SEM图像的分形特征， 并用分形维 数表示； 第二提取模块(30)， 用于采用灰度共生矩阵对预处理后的SEM图像的纹理特征进行分 析与提取； 融合模块(40)， 用于将提取的所述分形维数与所述纹理特征进行融合， 得到多特征融 合的三元正极材 料SEM图像的粗 糙度。 7.如权利要求6所述的多特征融合的三元正极材料粗糙度提取方法， 其特征在于， 所述 获取模块(10)包括： 裁剪单元(11)， 用于对三元正极材 料在不同烧结温度下的SE M图像上的标签进行裁 剪； 第一提取单元(12)， 用于对裁剪标签后的SEM图像中亮度不均匀背景进行提取， 再使用权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114638958 A 3