[发明专利]一种多孔电极材料组织形貌表征方法

权利要求书

1.一种多孔电极材料组织形貌表征方法，包括以下步骤：

步骤1：通过扫描电子显微镜成像获得多孔电极材料待测样品表面的SEM图像；

步骤2：建立微空间三角形数学模型，编写相应程序计算多孔电极材料待测样品的有效表面积；基本过程是：以步骤1所得SEM图像上每相邻的3个像素点组成一个微空间三角形，计算SEM图像上的所有微空间三角形的面积之和，再乘以多孔电极材料待测样品表面实际几何尺寸与SEM图像的几何尺寸之间的比率，得到多孔电极材料待测样品的有效表面积；

步骤3：对多孔电极材料待测样品表面的SEM图像进行微孔的灰度阈值分割，得到多孔电极材料待测样品的微孔分布图像；

步骤4：对步骤3得到的微孔分布图像进行微孔聚类统计，根据微孔孔径大小将微孔划分为不同的统计区间，利用计算机编程自动统计各个统计区间微孔的数量。

2.根据权利要求1所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，步骤2中计算SEM图像上的所有微空间三角形的面积之和时，需要先计算每个微空间三角形的面积，而计算单个微空间三角形的面积的方法为：首先在SEM图像建立直角坐标系，直角坐标系的X-Y平面与SEM图像所在平面重合；然后再确定的直角坐标系下确定微空间三角形三个顶点的坐标(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)和(x3、y3、z3)；最后由微空间三角形三个顶点的坐标(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)和(x3、y3、z3)计算出该微空间三角形的面积；其中微空间三角形顶点的X轴坐标和Y轴坐标由该顶点到直角坐标系坐标原点的像素距离乘以单个像素点对应的实际距离得到，而单个像素点对应的实际距离由SEM图像上的标尺长度除以标尺内的像素点个数得到；微空间三角形顶点的Z轴坐标与该顶点的灰度值相关，确定微空间三角形顶点的Z轴坐标与该顶点的灰度值的关系时，先取一块已经由现有方法测得有效表面积的多孔电极材料样品在相同的扫描电子显微镜成像条件下获得该样品的SEM图像，由于步骤2中计算SEM图像上的所有微空间三角形的面积之和时，所有顶点的X轴坐标、Y轴坐标和灰度值均已知，只有灰度值对应的Z轴坐标的比例标度未知，因此设由步骤2所得到的该样品的有效表面积S1等于该样品由现有方法测得的有效表面积S0，即可计算出灰度值对应的Z轴坐标的比例标度，有了灰度值对应的Z轴坐标的比例标度，则所有微空间三角形顶点的Z轴坐标即可由该顶点的灰度值乘以灰度值对应的Z轴坐标的比例标度得到。

3.根据权利要求1所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，步骤3包括以下具体步骤：

步骤3-1：对多孔电极材料待测样品表面的SEM图像进行滤波处理；

步骤3-2：对步骤3-1滤波处理后的SEM图像进行形态学处理；根据需要分割的SEM图像的大小、形状特征选择相应的结构元素对滤波处理后的SEM图像进行形态学中的开运算，然后用滤波处理后的SEM图像减去开运算后的图像，得到待分割处理图像；

步骤3-3：对步骤3-2所得待分割图像进行灰度阈值分割；灰度分割阈值T＝Y-K₁·X+K₂，其中Y为步骤3-2所得待分割图像的平均灰度值，X为步骤3-2所得待分割图像的灰度值标准差，K₁、K₂为敏感度调节因子，K₁的取值范围为[0，10]，K₂的取值范围为[0，30]；将待分割图像中像素点灰度值在T±B范围内的像素点认为是微孔像素点，将待分割图像中所有微孔像素点灰度值置为1，非微孔像素点灰度值置为0，得到二值化微孔分布图像；其中B为灰度阈值T的波动范围、且0≤B≤30。

4.根据权利要求3所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，步骤3-1中滤波器的选择包括空间滤波器和频域滤波器。

5.根据权利要求4所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，所述空间滤波器为矩形平均滤波器、圆形平均滤波器、高斯低通滤波器、拉普拉斯滤波器或中值滤波器。

6.根据权利要求4所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，所述频域滤波器为低通频域滤波器或高通频域滤波器。

7.根据权利要求3所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，步骤3-2中所述开运算中的结构元素为菱形结构元素、圆盘形结构元素或线性结构元素。

8.根据权利要求1所述的多孔电极材料组织形貌表征方法，其特征在于，步骤4包括以下具体步骤：

步骤4-1：编程计算并存储步骤3得到的微孔分布图像中每一个微孔的孔径数据；

步骤4-2：编程对步骤4-1中存储的微孔孔径进行聚类统计得到微孔分布的统计信息。