一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法，利用等效原子序数分析充电电池的材料与能量密度，通过双视角安检机关联检测充电电池的X光图像，计算出充电电池的体积，然后根据充电电池的能量密度及体积计算出充电电池的实际容量。本发明专利技术可以快速检测出行李或包装盒子中电池的容量，从而避免了需要将其取出确认的麻烦，加快了安检效率，减少了人员拥塞问题的产生。拥塞问题的产生。拥塞问题的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法


[0001]本专利技术属于尺寸检测领域，尤其提供了一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法。

技术介绍

[0002]民航局规定总容量超过20000毫安的充电电池不允许带上飞机。但在实际执行中，现有的X光检测装置缺乏有效手段对行李中是否有超过允许携带规格的充电电池进行检测和判断。因此只能依靠工作人员开箱查看充电电池的铭牌进行判断，并将行李重新通过X光检测装置进行检查，严重延长了安检时间，降低了安检效率，造成了顾客的不便。
[0003]此外，在物流、轨道交通行业等也存在上述问题，区别仅在于对于充电电池的容量限制不同。因此目前迫切需要可以在不增加辅助设备的前提下自动检测充电电池容量的方法。目前的充电电池种类有镍镉、镍氢、锂离子、锂聚合物、铅酸，且这几种材料之间的等效原子序数区别较大，可通过等效原子序数快速区分充电电池的材料和能量密度，因此为自动检测充电电池容量的技术提供了基础。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法。本专利技术可以通过图像处理的方法快速检测出行李或包装盒子中的电池容量，从而避免了需要将其取出确认的麻烦，大大加快了安检的效率。
[0005]为达到上述技术效果，本专利技术的技术方案是：一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法，包括如下步骤：步骤一、将各种不同电芯材料的充电电池通过X光检测装置，生成不同电芯对应的等效原子序数图；根据等效原子序数图得到各种电芯材料的等效原子序数值区间；步骤二、建立关于各种电芯材料的等效原子序数值区间数据库；步骤三、测量得到各种电芯能量密度，并建立对应的电芯能量密度数据库；步骤四、在X光检测装置上安装主X光成像系统和辅X光成像系统，主X光成像系统和辅X光成像系统射线源位置分别位于X射线检查通道的相邻侧；主X光成像系统和辅X光成像系统的光源通过准直器后所成X光线处于同一平面；步骤五、将充电电池通过X光检测装置，基于深度学习的物品检测模型检测到充电电池，根据物品检测框计算得到电芯的等效原子序数值，将主X光成像系统中的电芯图像与辅X光成像系统的电芯图像进行关联，然后计算得到充电电池的电芯的体积；步骤六、根据电芯的等效原子序数值，通过等效原子序数值区间数据库得到电芯的材料；然后根据电芯的材料，通过电芯能量密度数据库得到电芯的能量密度；步骤七、通过电芯的能量密度与电芯体积的乘积得到充电电池的预测容量。
[0006]进一步的改进，所述步骤七中，将充电电池的预测容量与市面上的充电电池的各容量规格进行对比，选择最接近充电电池的预测容量的市面上充电电池的容量作为充电电
池的容量。
[0007]进一步的改进，所述步骤五中，电芯体积的检测方法如下所示：步骤5.1、建立主X光成像系统的成像坐标系及辅X光成像系统的成像坐标系；步骤5.2、采用标准件以不同的倾角、不同的高度和垂直于传送带运动方向的不同水平位置通过X射线检查通道，并得到若干组图像，每组图像包括一个主X光图和一个辅X光图；步骤5.3、根据测得的标准件实际长、宽、高以及标准件的主X光图和辅X光图在x、y、z方向的像素点个数，计算出标准件在主X光图上的x、y方向和辅X光图上的x、z方向上对应位置的单位像素代表的实际长度，即该像素点对应的像素比例尺；将每个像素的像素比例尺以及该像素所在的图像坐标作为一组数据，多组数据形成数据集；其中，x方向为主X光图所在平面的水平方向，即X射线检查通道传送带的运动方向，y方向为主X光图所在平面内垂直于x方向的方向；z方向为辅X光图所在平面内，垂直于x方向的方向；步骤5.4、将数据集进行拟合分别得到x，y，z三个方向的像素比例尺函数步骤5.5、将电芯的主X光图和辅X光图中各像素点的坐标输入训练后的x，y，z三个方向的像素比例尺函数，然后x，y，z方向像素点长度分别累加，得到电芯在x，y，z三个方向的实际长度，然后将电芯x，y，z三个方向的实际长度进行融合计算得到电芯最长边的实际长度：其中，表示电芯最长边的实际长度，表示角度修正参数，与电芯摆放角度相关，表示高度修正参数，与电芯在辅X光图中的高度位置相关，表示充电芯在x方向上的长度，表示电芯在y方向上的长度，表示的修正参数，与电芯在主X光图中的位置相关，表示电芯在z方向上的长度，表示的修正参数，与电芯在辅X光图中的位置相关；步骤5.6、对主X光图与辅X光图中的电芯成像求取最大内接矩形与最小外接矩形；计算最大内接矩形与最小外接矩形的夹角；其中主X光图与辅X光图中最大内接矩形与最小外接矩形的夹角为，辅X光图中最大内接矩形与最小外接矩形的夹角为，主X光图的最大内接矩形的两边长、分别除以，得到两像素长度、；辅X光图最大内接矩形的两边长、分别除以，得到两像素长度、；对、、、中两个最接近的像素长度数据进行综合值计算，得到一个长度值，所述长度值与、、、中另外两个数据分别作为电芯的像素长度的长、宽、高；其中，两个最接近的像素长度数据的综合值检测方法如下：主X光图的长度数据*+辅X光图的长度数据*；
其中像素长为三个数值中的最大值，宽为三个数值中的中间值，高为三个数值中的最小值；其中像素长与步骤5.5中的相除得到比率r；则电芯的另外两边的实际长度为：则电芯的另外两边的实际长度为：则电芯的体积V：进一步的改进，的取值区间为，的取值区间为，的取值区间为，的取值区间为；的取值区间范围为，的取值区间为，且。
[0008]进一步的改进，所述步骤五中，以主X光成像系统中的电芯图像作为主X光图，以辅X光成像系统的电芯图像作为辅X光图；主X光图与辅X光图进行关联的方法如下：5.1 通过等效原子序数信息判断主X光图和辅X光图的电芯是否是同一类材料，若为同一材料类别，对主X光图和辅X光图中的电芯图像进行如下判断：若主X光图与辅X光图中均检测到电芯，且电芯处于同一位置，则主X光图与辅X光图中的电芯属于同一物品，配对完成，并保留原结果；若主X光图与辅X光图中均检测到电芯，但电芯处于不同位置，则将主X光图和辅X光图视为两个分别仅有一个视角检测成功的不同电芯实例，并对两个电芯实例分别执行步骤5.3；5.2 若为不同材料类别，若主X光图与辅X光图中均检测到电芯，且电芯处于同一位置，但是电芯的材料类别不同，则将主X光图和辅X光图视为两个分别仅有一个视角检测成功的不同电芯实例，并对两个电芯实例分别执行步骤5.3；5.3 若主X光图与辅X光图中有一为空，即其中一张图像没有发现对应电芯；当主X光图未检测到电芯，辅X光图检测到电芯时，进行如下判断：若对同一位置，根据辅X光图中电芯检测框，在主X光图中寻找对应的轮廓，用找到的对应轮廓的外接矩形作为电芯检测框标注到主X光图中，电芯检测框的两边分别平行于图像的水平方向和竖直方向；若电芯检测框为多个则选择使得位置误差函数最小的电芯检测框，检测框内的物品即为电芯；位置误差函数如下:其中分别表示主X光图中检索出的电芯检测框与辅X光图中检测的出电芯检测框之间的左右顶点x坐标差之差、左顶点x坐标之差以及中心点x坐标之差；若对同一位置，当主X光图检测到电芯，辅X光图未检测到电芯时，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的充电电池容量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将各种不同电芯材料的充电电池通过X光检测装置，生成不同电芯对应的等效原子序数图；根据等效原子序数图得到各种电芯材料的等效原子序数值区间；步骤二、建立关于各种电芯材料的等效原子序数值区间数据库；步骤三、测量得到各种电芯能量密度，并建立对应的电芯能量密度数据库；步骤四、在X光检测装置上安装主X光成像系统和辅X光成像系统，主X光成像系统和辅X光成像系统射线源位置分别位于X射线检查通道的相邻侧；主X光成像系统和辅X光成像系统的光源通过准直器后所成X光线处于同一平面；步骤五、将充电电池通过X光检测装置，基于深度学习的物品检测模型检测到充电电池，根据物品检测框计算得到电芯的等效原子序数值，将主X光成像系统中的电芯图像与辅X光成像系统的电芯图像进行关联，然后计算得到充电电池的电芯的体积；步骤六、根据电芯的等效原子序数值，通过等效原子序数值区间数据库得到电芯的材料；然后根据电芯的材料，通过电芯能量密度数据库得到电芯的能量密度；步骤七、通过电芯的能量密度与电芯体积的乘积得到充电电池的预测容量。2.如权利要求1所述的基于机器视觉的充电电池容量检测方法，其特征在于，所述步骤七中，将充电电池的预测容量与市面上的充电电池的各容量规格进行对比，选择最接近充电电池的预测容量的市面上充电电池的容量作为充电电池的容量。3.如权利要求1所述的基于机器视觉的充电电池容量检测方法，其特征在于，所述步骤五中，电芯体积的检测方法如下所示：步骤5.1、建立主X光成像系统的成像坐标系及辅X光成像系统的成像坐标系；步骤5.2、采用标准件以不同的倾角、不同的高度和垂直于传送带运动方向的不同水平位置通过X射线检查通道，并得到若干组图像，每组图像包括一个主X光图和一个辅X光图；步骤5.3、根据测得的标准件实际长、宽、高以及标准件的主X光图和辅X光图在x、y、z方向的像素点个数，计算出标准件在主X光图上的x、y方向和辅X光图上的x、z方向上对应位置的单位像素代表的实际长度，即该像素点对应的像素比例尺；将每个像素的像素比例尺以及该像素所在的图像坐标作为一组数据，多组数据形成数据集；其中，x方向为主X光图所在平面的水平方向，即X射线检查通道传送带的运动方向，y方向为主X光图所在平面内垂直于x方向的方向；z方向为辅X光图所在平面内垂直于x方向的方向；步骤5.4、将数据集进行拟合分别得到x，y，z三个方向的像素比例尺函数步骤5.5、将电芯的主X光图和辅X光图中各像素点的坐标输入训练后的x，y，z三个方向的像素比例尺函数，然后x，y，z方向像素点长度分别累加，得到电芯在x，y，z三个方向的实际长度，然后将电芯x，y，z三个方向的实际长度进行融合计算得到电芯最长边的实际长度：其中，表示电芯最长边的实际长度，表示角度修正参数，与电芯摆放角
度相关，表示高度修正参数，与电芯在辅X光图中的高度位置相关，表示充电芯在x方向上的长度，表示电芯在y方向上的长度，表示的修正参数，与电芯在主X光图中的位置相关，表示电芯在z方向上的长度，表示的修正参数，与电芯在辅X光图中的位置相关；步骤5.6、对主X光图与辅X光图中的电芯成像求取最大内接矩形与最小外接矩形；计算最大内接矩形与最小外接矩形的夹角；其中主X光图与辅X光图中最大内接矩形与最小外接矩形的夹角为，辅X光图中最大内接矩形与最小外接矩形的夹角为，主X光图的最大内接矩形的两边长、分别除以，得到两像素长度、；辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓意麒，
申请(专利权)人：湖南苏科智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：