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针对激光干涉法测量齿轮齿面形状误差时干涉图像中有效测量区域识别的问题,对几种经典的干涉图像分割算法进行了对比分析.首先,选取了相对调制度法、齿面物体像灰度法、同组干涉图共同过滤法这3种经典分割方法;其次,从理论上分析了各算法;然后,通过在渐开线圆柱斜齿轮的2组干涉图像中进行实验,将这3种方法应用于分割2组干涉图像的有效测量区域并对分割结果进行分析讨论;最后,明确了这3种方法的优缺点及适用情况,并给出了选取建议.

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针对激光干涉法测量齿轮齿面形状误差时干涉图像中有效测量区域识别的问题,对几种经典的干涉图像分割算法进行了对比分析。首先,选取了相对调制度法、齿面物体像灰度法、同组干涉图共同过滤法这3种经典分割方法;其次,从理论上分析了各算法;然后,通过在渐开线圆柱斜齿轮的2组干涉图像中进行实验,将这3种方法应用于分割2组干涉图像的有效测量区域并对分割结果进行分析讨论;最后,明确了这3种方法的优缺点及适用情况,并给出了选取建议。

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边界提取 干涉测量 条纹图像 图像灰度

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本发明公开了一种单幅彩色条纹图动态三维测量方法及系统，所述方法包括：S1、投影三幅强度一致的红、绿、蓝均匀强度图；拍摄投影的均匀强度图，采集红、绿、蓝均匀强度图；S2、计算颜色通道间的耦合强度系数；S3、向待测物投影一幅彩色条纹图并拍摄彩色条纹图；S4、对彩色条纹图中三个通道的灰度条纹图去耦；S5、分解去耦后的彩色条纹图，得到三幅无背景的条纹图和三幅背景图；S6、用背景图求解调制度比值，得到色彩归一化的无背景的条纹图；S7、对色彩归一化的无背景的条纹图进行解调，求取的解调相位；S8、对解调相位解包裹，求取解包裹相位，重建三维形貌。本发明将三幅灰度条纹图编码在一幅彩色条纹图上，通过投影和解耦，得到满足相移法解调需求的灰度相移条纹图。

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本发明公开了一种快速彩色条纹图相位解调算法及系统，首先使用标定平板对测量系统进行预标定，求出耦合强度系数；其次使用该系统分别向待测物投影一幅均匀强度图和一幅彩色条纹图，对两幅图分别去耦后，使用均匀强度图求取背景项和调制度，对彩色条纹图进行去背景和色彩归一化，得到三幅无背景的、色彩归一的条纹图；然后使用相移法对这三幅条纹图求取解调相位；最后对得到的解调相位进行去包裹，得到解包裹相位。经过背景项标定后实现了单幅彩色条纹图相移法解调，既保留了传统灰度相移法解调的鲁棒性，又是实现了快速相位解调，满足了动态三维形貌测量的需求。

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噪声是影响图像分割的重要因素,文中提出了一种能够在含噪声的真实场景中准确提取出多个物体区域的分割方案。利用基于正弦条纹投影的双目结构光系统,得到包含目标物体的相位图和视差图。将视差图映射到U-视差图中,利用物体和噪声区域在该视差空间的不同形态特征,采用闭合区域检测算法初步得到各个物体的分割区域,并结合条纹调制度阈值分析法进一步去除阴影区域的噪声,最终得到精确的分割结果。客观评价的数据分析表明,文中提出的分割算法,不仅对噪声的鲁棒性较好,还可以有效地将物体与水平支撑面分割开,在不同场景下具有计算复杂度低,抗干扰能力强的优势,分割准确率均在90%以上,最高可达到99.2%,平均运行时间为27 ms。

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U-视差图分析 条纹调制度分析 物体分割 正弦条纹投影轮廓术

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噪声是影响图像分割的重要因素,文中提出了一种能够在含噪声的真实场景中准确提取出多个物体区域的分割方案。利用基于正弦条纹投影的双目结构光系统,得到包含目标物体的相位图和视差图。将视差图映射到U-视差图中,利用物体和噪声区域在该视差空间的不同形态特征,采用闭合区域检测算法初步得到各个物体的分割区域,并结合条纹调制度阈值分析法进一步去除阴影区域的噪声,最终得到精确的分割结果。客观评价的数据分析表明,文中提出的分割算法,不仅对噪声的鲁棒性较好,还可以有效地将物体与水平支撑面分割开,在不同场景下具有计算复杂度低,抗干扰能力强的优势,分割准确率均在90%以上,最高可达到99.2%,平均运行时间为27 ms...

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U-视差图分析 条纹调制度分析 物体分割 正弦条纹投影轮廓术

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我国在十八届三中全会后提出开展全面深化改革，并明确国家治理体系与治理能力现代化是全面深化改革的总目标。这一改革动向引致制度建设与创新日益成为政府工作的重点。地方政府制度创新作为落实宏观改革战略的重要手段，是实现国家治理体系与治理能力现代化重要途径。虽然既有研究已有所涉及地方政府制度创新的相关议题，但在视角、层次、核心概念等方面仍存在不足，需要进一步展开学理化探讨。自贸试验区是中央允许地方先行先试，大胆进行制度创新的重要区域，形成可复制可推广的制度创新经验是其核心任务，创新案例是地方政府制度创新的重要成果。中国（陕西）自贸试验区两周年创新案例汇编，囊括了中国（陕西）自贸试验区262项创新案例全样本，内容详细充分地呈现了自贸试验区创新的情况，且其案例分布状态与全国整体情况相一致，具有代表性。因此，本研究从中国（陕西）自贸试验区中的创新案例出发，通过实证研究探究地方政府制度创新存在诸多问题：国家治理体系与治理能力现代化背景下地方政府制度创新实践中的关键要素有哪些？蕴藏在关键要素背后的内涵是什么？地方政府制度创新有哪些类型，这些类型是由哪些要素组合的？要素及其组合的分布反映出地方政府制度创新哪些现状？ 本文基于现代治理理论和政府创新理论等研究依据，提出制度突破性等7个理论上对地方政府制度创新发挥重要作用的要素。以中国（陕西）自贸试验区262份创新案例为研究材料，运用二元Logistic回归分析法、清晰集QCA分析法等方法进行实证分析，从理论要素中筛选出实践中对地方政府制度创新发挥关键作用的要素及其要素组合，明确地方政府制度创新的内涵、重点和特征。研究结果显示：第一，主体间资源整合共享、制度突破性、变革系统性和创新制度化四个要素，是地方政府制度创新的关键要素。在类型特征上，地方政府制度创新并非仅关注形式上的原创型制度突破，更聚焦于功能上的系统变革，并形成以政府职能转变、多主体资源整合共享和创新经验制度化为核心的三类制度创新。第二，制度创新的内涵有别于既有的政府创新和改革等概念。在定位上，强调价值性而非工具性。在深度上，其强调制度突破或系统性的变革，而非对局部区域进行修补式的创新。在路径上，强调中央政府与地方政府以问题为导向，进行实时的“上下互动”，而非单向地推进变革。第三，当前中国（陕西）自贸试验区形成的创新案例，距顶层设计要求的制度创新仍有一定距离，这反映出当前以自贸试验区为代表的地方政府，其形成的诸多创新成果未能有效满足国家对制度创新的需求。 基于上述结论，本文提出地方政府制度创新应转变创新观念、突破既有创新思路、杜绝“创新包装”和“修补式”创新，防止创新目标替代的政策建议。

Keyword ：

地方政府制度创新 现代治理 要素 政府创新 自贸试验区

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模块化多电平变换器(MMC)是近年来在中高压应用场合中最具潜力的拓扑，但适用于MMC的调制策略研究并不完善，限制了其性能与适用场合。目前MMC常用的调制策略为载波移相脉宽调制与最近电平控制(NLC)，它们只能对相电压进行控制，而基于空间矢量的电压调制策略则具备对线电压进行控制的能力，因此拥有直流电压利用率高、开关状态选择灵活与共模电压控制能力强等优异特性。于是，本文对两种空间矢量调制策略及相应的MMC控制系统进行了深入研究。 首先，本文对3种经典的空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化算法进行了重新解释，并针对它们的不足提出了2种新型的SVPWM简化算法，其中基于H-D坐标系的简化算法运行量最少，而基于Hi-Di坐标系的简化算法能够实现三相输出对称。本文还发现了零共模电压矢量空间图与一般矢量空间图的等效关系，并提出了一种实现零共模电压SVPWM的通用方法，一般的SVPWM算法只需要进行简单修改即可实现零共模电压输出，且运行量比原算法更少。 之后，本文对传统的最近矢量控制(NVC)算法进行了详细分析，首次提出了NVC的简化算法，包括6种直接定位式与5种迭代定位式NVC简化算法，它们均无需使用查找表且运行量比传统算法更少。根据矢量空间图的等效关系同样能通过简单修改一般的NVC算法来实现零共模电压输出，同时进一步减少运行量。一般NVC与零共模电压NVC均具有过调制的性质，本文对其进行分析获得了这两类NVC的最大调制度与电平数之间的数学表达式。本文还对NVC与NLC进行了详细对比，首次获得了NLC对应的矢量空间图，并发现其具有选择零共模电压矢量的倾向性。 上述算法均在MATLAB与DSP中进行了仿真与实验验证，结果证明了所有算法均能正常运行并且实现了运行时间与占用空间与电平数无关的特性。 最后，本文根据MMC的数学模型设计了一种MMC控制系统，该系统能够采用上述任一算法对MMC进行调制，切换N+1与2N+1电平模式，且在2N+1电平模式中还能实现环流抑制控制。本文选择了3种SVPWM算法和3种NVC算法与该控制系统相结合，成功地将它们应用于MMC，并在各种工况下进行了实验验证与分析。这是NVC首次应用于MMC。实验结果表明各个算法均能实现相应的功能，SVPWM与NVC均具有直流电压利用率高、开关状态选择灵活与共模电压控制能力强等优点，并且在本文的实验条件下，使用NVC进行调制的效果已经接近甚至优于SVPWM的调制效果。当模块数更高时，NVC的效果将更加突出，因此有理由相信NVC尤其适用于中高压场合中的MMC。

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调制策略 共模电压 空间矢量脉宽调制 模块化多电平变换器 最近矢量控制

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模块化多电平换流器（MMC）应用在柔性直流输电使其具备柔性直流输电的各项特点，其通过模块级联的方式提升系统电压，使得其更加适用于高压直流输电领域。由于换流器的输出特性，其在工作时会输出相应的谐波，换流器的输出谐波一直是研究人员所关注的问题，研究MMC换流器的谐波特性将有利于柔性直流输电工程的设计指导。 本文主要研究基于MMC技术的柔性直流输电换流器的谐波特性及其对系统运行的影响。本文研究了MMC的拓扑及控制技术，通过研究桥臂电流对桥臂输出电压的双重耦合作用，解释了MMC电压谐波产生的原因，说明了模块化多电平换流器二次环流负序及四次环流正序的特性，指出在系统分析时可将换流器桥臂等效为一个包含各次谐波的电压源；基于桥臂电流对桥臂输出电压的双重耦合作用，仿真分析了桥臂电流对换流器调制度的影响，提出了对MMC的调制度校正计算的方法，并仿真计算验证了校正计算的精确性；紧接着分析模块化多电平换流器的谐波阻抗特性并完成了仿真与计算的对比；分析了交流系统中存在谐波对桥臂电压的直接作用并完成了仿真验证；分析换流器冗余对系统输出谐波的影响并提出了冗余平衡控制的控制方法，并对所提方法进行了仿真验证；分析了鲁西工程双端交流系统接地方式与交流电网对换流器输出谐波特性的影响，指出在进行系统交直流谐波分析时应考虑系统的接地方式及谐波的相序特性。在PSCAD上进行鲁西背靠背系统仿真建模，通过仿真及鲁西工程的故障录播数据对比分析，验证了研究结论的正确性。

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调制度 零序 模块化多电平 谐波

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基于结构光的三维测量技术经过几十年的研究与实践，对于一般场景下的测量已基本满足检测需求。然而，在高动态范围复杂场景下的测量存在强高光、互反射以及难以避免的大量无效点等问题，严重限制了结构光测量技术进一步应用，是目前该领域关注的研究热点与难点。本文即针对上述问题，展开系统高精度标定、高光与互反射消除、无效点剔除等一系列关键技术研究，以期实现高动态范围复杂场景下的可靠、高精度测量，进一步拓展结构光测量技术在实际中的应用。 首先，针对结构光系统标定现有的系统模型因依赖于特定镜头畸变假设而难以选取、考虑所有畸变的复杂模型参数求解不稳定等问题，提出基于神经网络通用模型的系统标定方法，以神经网络的非线性映射能力，直接构建图像坐标与三维世界坐标的映射关系，避免对系统模型作任何假设，从而实现高精度的系统标定。 接着，针对高动态范围复杂场景中的高光消除问题开展研究。通过构建高光引起的饱和误差模型，系统深入分析饱和误差的两大主要影响因素，即饱和度与相移步数，并从理论上证明了相移步数为无穷时，图像饱和并不引起误差，而相移步数有限时，饱和误差的本质是信号非整周期采样所造成的相位计算误差，并在此基础上构建了融合饱和度与相移步数影响的综合影响因子，揭示了饱和误差随综合影响因子波动递变的变化规律，为进一步完善饱和误差理论和后续高光消除中的参数选取提供依据。进而，针对现有方法忽略的伴有严重溢出的强高光消除问题，提出了基于区域投影的高光消除方法，结合自适应投影与图像修复技术，实现了强高光及溢出的有效消除；为进一步提高高光消除后的吃了精度，以及消除被测表面反射率空间变化对条纹质量的影响，融合基于相位与基于条纹中心的两种条纹分析方法，提出基于调制度归一化的条纹增强算法，有效消除了表面反射率的影响、提高了测量精度。 其次，针对高动态范围场景中的互反射消除的棘手问题开展研究。针对目前缺乏普遍适用于漫反射与镜面反射产生的互反射消除难题，提出了基于微频移条纹投影的互反射消除方法，根据调制度随频率的变化而实现互反射区域的准确探测，并结合自适应投影实现互反射的有效消除。该方法不依赖于任何表面反射特性的假设，能够适用于任意表面反射所产生的互反射消除。 再者，开展了测量数据中无效点剔除方法研究，提出了基于极线约束判据的无效点探测与剔除方法，在构建的基于极线约束的无效点判据基础上，实现了无效点的可靠、精准剔除。该方法阈值选取判据仅与系统参数有关，不受场景变化的影响，具有普适性、稳定性。 最后，结合企业中叶片测量的实际需求，构建了结构光三维测量系统原理样机，并验证了上述研究成果的可行性。

Keyword ：

点云处理 高动态范围 互反射 三维测量 相移

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