一种绝缘材料的检测方法和检测装置与流程

本发明属于绝缘材料检测，具体涉及一种绝缘材料的检测方法和检测装置。

背景技术：

1、电子产品绝缘薄膜是包裹手机、电路板、精密电子元器件的核心防护材料，以超薄柔性pe、pet、pp绝缘薄膜为主，其绝缘稳定性直接决定电子产品的防静电、防短路、防击穿性能。绝缘薄膜在生产裁切、包装堆叠、运输弯折、高低温仓储过程中，极易产生内部闭合隐性裂纹。

2、该类裂纹具备极强的隐蔽性，且仅存在于柔性绝缘薄膜材质中：一是裂纹产生后，依托薄膜自身的高弹性回弹特性，裂纹界面会完全紧密贴合，薄膜外表面无任何开口、凹陷、色差、形变等可视缺陷；二是裂纹仅为微观内部裂隙，未形成导电通道，不会改变薄膜的击穿电压、表面电阻、体积电阻等所有常规绝缘电学参数；三是裂纹尺寸微小，常规可见光视觉检测无法捕捉。为此提供了一种绝缘材料的检测方法和检测装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种绝缘材料的检测方法和检测装置用以解决上述背景技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、一种绝缘材料的检测方法，包括以下步骤；

4、获取绝缘材料在第一状态下的连续多帧原始图像，对所述连续多帧原始图像进行融合生成单张基准图像；

5、对所述绝缘材料施加扰动，获取绝缘材料在扰动周期内的连续多张动态图像，将所有所述动态图像与基准图像进行配准，配准后执行差分运算处理得到原始差分灰度图；对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，得到纯化差分特征图，对纯化差分特征图进行优化处理得到裂纹特征掩码图像；

6、将所述裂纹特征掩码图像输入视觉模型，视觉模型判别绝缘材料是否存在闭合隐性裂纹，输出绝缘材料的损伤等级。

7、进一步地，在执行所述获取绝缘材料在第一状态下的连续多帧原始图像步骤之前，还包括；

8、对待检测的绝缘材料进行除尘、恒温恒湿静置预处理。

9、进一步地，所述第一状态为绝缘材料的静止、裂纹闭合的状态。

10、进一步地，所述对所述连续多帧原始图像进行融合生成单张基准图像，包括；

11、对所述连续多帧原始图像执行逐像素时域均值滤波融合运算，生成稳态基准图像。

12、进一步地，所述对所述连续多帧原始图像执行逐像素时域均值滤波融合运算，包括以下步骤；

13、将原始图像全部存入图像缓存区；

14、按照行优先顺序，依次遍历整幅图像全部像素坐标；

15、对同一像素坐标，累加所有原始图像对应的像素灰度值；

16、将累加得到的总灰度值除以总帧数，得到该像素的平均灰度值；

17、将所有像素的平均灰度值依次赋值，重构生成单张基准图像。

18、进一步地，所述对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，包括；

19、逐像素遍历所有原始差分灰度图，统计同一空间坐标在全部原始差分灰度图中的灰度差分幅值，若该坐标在所有帧中的灰度差分幅值均为零，对该像素坐标生成固定空域二值掩膜并将其像素灰度置零。

20、进一步地，所述对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，还包括；

21、对每个像素的时序灰度差分曲线进行连续性分析，若某个像素的灰度差分非零值仅出现在单一时序帧，且其前后相邻2帧的灰度差分幅值均为0，则定义为孤立突变像素，对将该单帧孤立突变像素灰度置零。

22、进一步地，所述对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，还包括；

23、对所有灰度非零的像素的时序灰度差分曲线进行快速傅里叶变换，提取其主振动频率，若像素主振动频率与预设的振动激励频率偏差满足预设条件，判定为闭合隐性裂纹开合特征，予以保留，否则判定为无规则异步杂散信号，灰度置零，得到纯化差分特征图。

24、进一步地，所述对纯化差分特征图进行优化处理得到裂纹特征掩码图像，包括；

25、对纯化差分灰度图采用阈值分割算法，基于图像全域灰度分布特性自动计算最优分割阈值，根据最优分割阈值对图像中所有像素执行二值化转换，得到初始二值掩码图像；

26、先将初始二值掩码图像每个像素点的灰度值替换为其邻域内所有像素的最小值，然后将每个像素点的灰度值替换为其邻域内所有像素的最大值，得到开运算后二值图像；

27、遍历开运算后二值图像所有像素，将相邻的白色前景像素标记为同一个连通域，统计每个连通域的像素面积；设定面积阈值，若连通域的像素面积小于设定面积阈值，判定为残余杂散噪声，将其灰度值置零；若连通域的像素面积大于等于设定面积阈值，判定为有效裂纹特征，予以保留，得到裂纹特征掩码图像。

28、进一步地，所述视觉模型包括；

29、输入层，用于接收裂纹特征掩码图像；

30、图像分块与嵌入层，用于将输入的裂纹特征掩码图像分割为不重叠图像块，将每个图像块投影为特征向量，并添加可学习的1d正弦位置编码，保留图像块的空间位置信息，输出嵌入张量；

31、transformer编码器共6层，每层串行连接，第1层编码器接收图像分块与嵌入层的输出，第6层transformer编码器输出高级语义特征向量；

32、全局池化层：对编码器输出的高级语义特征向量进行全局平均池化，生成全局特征向量；

33、双分支并行输出层与全局池化层全连接，其中一个分支用于判定绝缘材料是否存在闭合隐性裂纹，另一个用于对存在裂纹的绝缘材料进行损伤严重程度分级。

34、本发明还提供绝缘材料的检测装置，用于执行上述检测方法，包括数据采集模块、特征处理模块以及双分支视觉模型判定模块。

35、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

36、针对闭合隐性裂纹静态完全贴合、无表面形貌差异、常规检测手段完全漏检的行业痛点，首创“稳态基准采集-微扰动动态激活-时序差分特征提取”的检测原理，通过微米级弹性微振动在不损伤薄膜的前提下激活裂纹开合特征，将不可见的静态隐性缺陷转化为可识别的动态时序特征。解决了传统视觉检测、电学检测、声学检测对该类缺陷完全失效的技术难题；

37、通过三级特征筛选机制完成噪声剔除与特征提纯：第一级，剔除静态固定纹理特征，将全程灰度无波动的薄膜固有纹理像素点全部过滤；第二级，剔除随机瞬时噪声特征，筛除单次帧出现、无周期性重复的光照噪声、设备微振动伪特征；第三级，周期性特征匹配，筛选保留随微扰动周期往复开合、灰度差值规律性波动的裂纹动态特征。最终生成裂纹特征掩码图像。

1.一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：包括以下步骤；

2.如权利要求1所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：在执行所述获取绝缘材料在第一状态下的连续多帧原始图像步骤之前，还包括；

3.如权利要求1所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述第一状态为绝缘材料的静止、裂纹闭合的状态。

4.如权利要求3所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述对所述连续多帧原始图像进行融合生成单张基准图像，包括；

5.如权利要求4所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述对所述连续多帧原始图像执行逐像素时域均值滤波融合运算，包括以下步骤；

6.如权利要求1所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，包括；

7.如权利要求6所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，还包括；

8.如权利要求7所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述对原始差分灰度图进行特征筛选与降噪处理，还包括；

9.如权利要求1所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述对纯化差分特征图进行优化处理得到裂纹特征掩码图像，包括；

10.如权利要求1所述的一种绝缘材料的检测方法，其特征在于：所述视觉模型包括；