申報(bào)單位基本情況

單位

名稱

大連海事大學(xué)

企業(yè)

性質(zhì)

大專院校

通訊

地址

大連市甘井子區(qū)凌海路1號

郵政

編碼

116026

員工

人數(shù)

2030

技術(shù)人員人數(shù)

1170

固  定

資  產(chǎn)

36819    萬元

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人

姓名

付先平

職  務(wù)

職  稱

國際合作與交流處處長

正高級

電  子

郵  件

fxp@dlmu.edu.cn

電話

0411-84729336

傳  真

手  機(jī)

13842872008

項(xiàng)目總投入

    50   萬元

項(xiàng)目起止年月

2019-01-01至2019-12-31

一、項(xiàng)目概況：（項(xiàng)目背景介紹、國內(nèi)、國外情況、產(chǎn)品主要用途、主要差距、項(xiàng)目進(jìn)展、市場前景、經(jīng)濟(jì)效益等）

一、項(xiàng)目背景及存在主要差距

我國是海洋大國，海洋經(jīng)濟(jì)是現(xiàn)代國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。近年來我國海產(chǎn)品養(yǎng)殖總產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位，然而，目前自然養(yǎng)殖的海珍品，仍然需要潛水員人工抓捕。人工抓捕不僅對作業(yè)者的身體損傷嚴(yán)重，安全風(fēng)險(xiǎn)高，而且效率極低，成本高。此外，十九大報(bào)告中明確要求“確保邊疆鞏固、邊境安全。堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”。因此，實(shí)現(xiàn)水下智能機(jī)器人在復(fù)雜海洋環(huán)境中小目標(biāo)的自主識別和高效抓取，替代傳統(tǒng)捕撈方式，不僅是海洋牧場良性發(fā)展的迫切產(chǎn)業(yè)需求，也對維護(hù)國家海洋權(quán)益，增強(qiáng)水下國防力量具有重要意義。 目前，水下機(jī)器人雖能完成部分水下作業(yè)，如勘探、水文調(diào)查和科學(xué)考察等任務(wù)，但能在動態(tài)渾濁淺海環(huán)境中進(jìn)行自主、敏捷、高效抓取的水下智能機(jī)器人尚屬空白。鑒于此，國家自然科學(xué)基金委提出進(jìn)一步凝聚科研力量，推動和引導(dǎo)該領(lǐng)域相關(guān)理論技術(shù)的深入研究，大力推動水下捕撈機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展。 近年來，隨著陸上機(jī)器人和旋翼式無人機(jī)技術(shù)的日益成熟，水下智能裝備平臺、運(yùn)動及控制等方面研究也逐漸加強(qiáng)，但水下智能裝備的視覺能力，特別是如何提高復(fù)雜環(huán)境中水下小目標(biāo)檢測與識別能力成為水下智能裝備亟需解決的核心問題，直接關(guān)系到水下智能裝備的作業(yè)能力和智能化水平，對實(shí)現(xiàn)水下捕撈機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化起到?jīng)Q定性作用。 目前在水下可見度較低時光學(xué)圖像質(zhì)量較差，特別是在動態(tài)渾濁環(huán)境下，在水下智能裝備上安裝人工強(qiáng)光源和低照度相機(jī)的方法并不能改善水下圖像質(zhì)量。因?yàn)樗橘|(zhì)不僅存在嚴(yán)重的光吸收現(xiàn)象，而且在渾濁海洋環(huán)境中大量懸浮粒子也會造成嚴(yán)重的前向散射和后向散射現(xiàn)象。在水下智能裝備上安裝人工強(qiáng)光源，會加劇水下懸浮粒子的后向散射現(xiàn)象，并進(jìn)一步增強(qiáng)圖像的光照不均勻性，導(dǎo)致圖像質(zhì)量惡化；如果采用低照度相機(jī)，前向和后向散射光造成的低對比度和模糊現(xiàn)象也會同樣被增強(qiáng)，圖像的有效質(zhì)量不會改善。 雖然現(xiàn)有圖像增強(qiáng)和復(fù)原方法在一定程度上提高了水下圖像質(zhì)量，但水下環(huán)境變化較大，尤其是水下環(huán)境的渾濁度動態(tài)變化，上述方法無法適應(yīng)動態(tài)渾濁水下成像環(huán)境。近年來，腦科學(xué)研究催生了人工智能和類腦計(jì)算研究的新一輪高潮。人腦感知的外界信息，80%來自于視覺通道。這些信息未顯現(xiàn)出相關(guān)性和不變性，但人類的視覺系統(tǒng)，從視網(wǎng)膜的輸入到高級皮層形成認(rèn)知的各個階段，卻能以某種方式理解或整理這些雜亂無章的視覺輸入數(shù)據(jù)。研究指出，視覺系統(tǒng)入口視網(wǎng)膜的細(xì)胞信息處理機(jī)制已經(jīng)較為清晰，其傳遞給視中樞的視覺信息不僅僅是輸入圖像的像素再現(xiàn)，還包含高度處理后的圖像特征。有證據(jù)顯示，顏色恒常、圖像增強(qiáng)、亮度動態(tài)范圍壓縮等視覺任務(wù)在視網(wǎng)膜層面已部分完成。 人類視覺系統(tǒng)使人眼和大腦高效有機(jī)聯(lián)動實(shí)現(xiàn)視覺認(rèn)知，幾乎可以在任意環(huán)境下感知任意目標(biāo)。因此，從人類視覺認(rèn)知機(jī)理出發(fā)，可啟發(fā)設(shè)計(jì)新的感知模型，提升水下圖像的實(shí)時清晰化水平，提高水下智能裝備的海洋環(huán)境感知能力。

二、前期引進(jìn)外專的工作基礎(chǔ)

項(xiàng)目依托于大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科、海底工程技術(shù)與裝備國際聯(lián)合研究中心、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所水下機(jī)器人研究室和哈爾濱工程大學(xué)水下機(jī)器人國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為國內(nèi)水下智能捕撈機(jī)器人領(lǐng)域具備較強(qiáng)國際競爭力的學(xué)術(shù)隊(duì)伍。近年來，本團(tuán)隊(duì)與美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院人眼視覺相關(guān)研究領(lǐng)域的國際知名專家建立了穩(wěn)定長久的合作關(guān)系，邀請國際知名專家學(xué)者來本學(xué)科交流訪問，具有良好的國際合作研究基礎(chǔ)，這些交流活動為本團(tuán)隊(duì)更深層次的科學(xué)研究創(chuàng)造了條件。 美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院資深教授、Schepens研究所所長Eli Peli于2009、2016、2018年三次訪問本學(xué)科，開展了關(guān)于人眼視覺感知與圖像清晰化處理算法有關(guān)系列講座，并與本學(xué)科成員就相關(guān)感知分析算法在水下智能裝備領(lǐng)域的應(yīng)用展開了深入的討論。從2009年起，Eli Peli教授一直是本校的講座教授，多次到校舉辦學(xué)術(shù)講座和指導(dǎo)研究生培養(yǎng)工作，建立了長期的良好合作關(guān)系。 美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院講師、馬塞諸塞州眼耳科斯格本斯眼科研究院博士后Jae-Hyun Jung博士于2018年7月來本學(xué)科訪問，做了關(guān)于光學(xué)或電子視覺輔助與人體視覺結(jié)合的相關(guān)學(xué)術(shù)報(bào)告，建議把人體視覺觀念中的理論應(yīng)用于提高視力，尤其是用于視野缺損患者的視野擴(kuò)大棱鏡眼鏡以及為盲人提供視網(wǎng)膜或皮質(zhì)植入等視覺假體。通過本次學(xué)術(shù)訪問，本學(xué)科已與Jae-Hyun Jung博士建立了良好的合作基礎(chǔ)和合作條件。

二、項(xiàng)目實(shí)施單位簡介：單位性質(zhì)、實(shí)力、技術(shù)水平、同行業(yè)地位等

大連海事大學(xué)（原大連海運(yùn)學(xué)院）是交通運(yùn)輸部所屬的全國重點(diǎn)大學(xué)，是國家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校、國家“雙一流”建設(shè)高校，是交通運(yùn)輸部、教育部、原國家海洋局、遼寧省人民政府、大連市人民政府共建高校。學(xué)校素有“航海家的搖籃”之稱，是中國著名的高等航海學(xué)府，是被國際海事組織認(rèn)定的世界上少數(shù)幾所“享有國際盛譽(yù)”的海事院校之一。

本項(xiàng)目依托于大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科、海底工程技術(shù)與裝備國際聯(lián)合研究中心、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所水下機(jī)器人研究室和哈爾濱工程大學(xué)水下機(jī)器人國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為國內(nèi)水下智能捕撈機(jī)器人領(lǐng)域具備較強(qiáng)國際競爭力的學(xué)術(shù)隊(duì)伍。近5年承擔(dān)了國家科技支撐計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和一般項(xiàng)目、國家973、國家863、國家科技重大專項(xiàng)等國家項(xiàng)目30項(xiàng)，國家級項(xiàng)目到款超過2500萬元，科研項(xiàng)目總到款超過7600萬元，發(fā)表國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊等論文EI收錄145篇，SCI收錄81篇。張淑芳教授被科技部聘為國家智能交通系統(tǒng)專家咨詢委員會委員，被總裝備部聘為國家重大專項(xiàng)中國二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家組和標(biāo)準(zhǔn)化專家組成員，被遼寧省政府聘為信息與通信工程學(xué)科指導(dǎo)委員會成員和電子信息工程本科教學(xué)指導(dǎo)委員會副主任。基地團(tuán)隊(duì)成員房少軍教授獲遼寧省高等學(xué)校中青年學(xué)科帶頭人。本學(xué)科作為主要參與團(tuán)隊(duì)之一，獲得了國家發(fā)改委批復(fù)的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)國家工程研究中心。獲得交通運(yùn)輸部“十一五”《交通運(yùn)輸行業(yè)優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)》——船舶通信導(dǎo)航技術(shù)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人獲得了《交通運(yùn)輸行業(yè)特殊科技貢獻(xiàn)獎》。 此外，本項(xiàng)目在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)、國際合作交流、人才培養(yǎng)等軟件方面也具有良好基礎(chǔ)。近年來學(xué)科與國內(nèi)外著名大學(xué)、研究所開展了多層次、多方位的科研合作與學(xué)術(shù)交流活動。先后與美國、加拿大、日本及法國等國家的學(xué)校和研究所進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。學(xué)科參加了中歐伽利略合作的第一個重大項(xiàng)目EGNOS中國測試，獨(dú)立承擔(dān)了動態(tài)測試任務(wù)，受到了科技部專家的好評，在國內(nèi)和歐盟產(chǎn)生了良好的影響。本學(xué)科多名成員自2006年至今，被交通運(yùn)輸部海事局聘為中國代表團(tuán)成員，參與了國際航標(biāo)協(xié)會IALA、國際海事組織IMO、和國際電信聯(lián)盟ITU的技術(shù)工作，是IMO e-Navigation 發(fā)展戰(zhàn)略研究通信工作組成員，參與了未來海事無線電通信和無線電導(dǎo)航計(jì)劃的編制工作，參與了世界無線電大會WRC19的水上業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究工作。2012年3月在中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室和中國海事局的支持下主筆撰寫、向IMO的通信與搜救分委會COMSAR提交了信息文件，并代表中國首次在大會上宣讀了該信息文件：“BeiDou--the new member of GNSS for e-Navigation”，是中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入IMO標(biāo)準(zhǔn)體系的里程碑文件，為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入國家標(biāo)準(zhǔn)化體系和進(jìn)入國際市場奠定了基礎(chǔ)。

三、被聘請專家所在單位簡介：單位性質(zhì)、實(shí)力、技術(shù)水平、同行業(yè)地位等

    （1）Chein-I Chang教授

現(xiàn)任美國馬里蘭大學(xué)巴爾的摩郡分校電機(jī)工程系終身教授，同時也是IEEE終身會士(IEEE Life Fellow)、SPIE會士(SPIE Fellow)、教育部長江學(xué)者講座教授、臺灣教育部玉山學(xué)者等。CHEIN-I CHANG教授是高光譜圖像處理領(lǐng)域的知名學(xué)者，他首先從信號處理的角度探索了一套全新的高光譜理論體系，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了一系列經(jīng)典算法，論文被引超過5000次，H-index為53。主要代表算法有：用于混合像素解混的正交子空間投影法 (被引次數(shù)超過1153次)、用于混合像素量化和線性解混的全約束最小二乘法 (被引次數(shù)超過900次)、用于亞像元檢測的約束能量最小化方法 (被引次數(shù)超過201次)、用于非監(jiān)督端元提取的自動目標(biāo)產(chǎn)生過程方法 (被引次數(shù)超過283次)、用于端元尋找的單形體增長算法 (被引次數(shù)超過300次)、以及用于估計(jì)端元數(shù)量的虛擬維度法 (被引次數(shù)超過668次)等。上述方法已經(jīng)成為高光譜領(lǐng)域的代表性技術(shù)。

（2）Eliezer Peli教授

 Eliezer Peli是美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院資深教授、Schepens眼科研究所所長。Peli是美國眼科學(xué)會會員、美國光學(xué)學(xué)會會員、SID（社會信息顯示）研究員、SPIE（國際光學(xué)工程學(xué)會）研究員。美國視光學(xué)會為他頒發(fā)了2001年格倫A.弗萊講座獎和2009年威廉·芬布隆獎；猶太公會因他為盲人的貢獻(xiàn)頒發(fā)了2004年阿爾弗雷德·布萊斯勒視力科學(xué)獎（與馬克福博士共同授予）；燈塔國際為他頒發(fā)了2006年攝影視覺獎；美國光學(xué)學(xué)會和成像科學(xué)與技術(shù)學(xué)會聯(lián)合為他頒發(fā)了2009年“阿爾康研究”獎（與Mass博士共同授予）、2010年“SID信息顯示協(xié)會”奧托沙德獎、2010年Edwin H Land獎?wù)?；以及底特律眼科研究所的眼科、腦科和自動化會議為他頒發(fā)了2015年巴蒂馬獎。 。他曾擔(dān)任許多國家委員會的顧問，包括美國國家衛(wèi)生研究院、美國航空航天局應(yīng)用基礎(chǔ)平臺、航空運(yùn)行系統(tǒng)咨詢委員會、美國空軍、退伍軍人事務(wù)部、美國海軍博士后研究金計(jì)劃、美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國交通運(yùn)輸部、聯(lián)邦汽車運(yùn)輸安全管理局。Peli博士發(fā)表了超過190篇同行評議的科學(xué)期刊論文，并獲得了9項(xiàng)美國專利。他還編輯了一本名為“目標(biāo)檢測視覺模型”的書籍，書中特別強(qiáng)調(diào)軍事應(yīng)用。此外他（與DoronPeli合作）聯(lián)合撰寫了《駕駛信心》：低視率駕駛的實(shí)用指南。

（3）Jae-Hyun Jung博士

Jae-Hyun Jung博士是馬塞諸塞州耳科眼科斯格本斯研究所的研究員，同時也是哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院眼科系講師（終身教職）。馬塞諸塞州耳科眼科斯格本斯研究所為他頒發(fā)了2017年初級職員艾麗斯阿德勒獎學(xué)金獎，韓國首爾國立大學(xué)電氣工程學(xué)院為他頒發(fā)了2011年最佳研究員獎，國際信息顯示學(xué)會為他頒發(fā)了2009年默克青年科學(xué)家獎。他多次榮獲光學(xué)或電氣工程領(lǐng)域會議杰出論文獎。

2012年，獲得韓國首爾國立大學(xué)的電氣工程博士學(xué)位。Jung博士的主要研究領(lǐng)域集中在視覺康復(fù)中的光學(xué)成像、三維顯示、圖像處理、計(jì)算攝影等，已申請5項(xiàng)專利，發(fā)表30余篇期刊論文，70余篇會議論文。

四、需要引智工作解決的問題：

1）從人眼視覺相關(guān)研究出發(fā)，提出低視力患者眼部機(jī)理模型與解決方案，仿真水下多渾濁度類人場景感知過程。

2）提出基于視網(wǎng)膜信息處理流程的水下場景類腦視覺感知方案。

3）建立基于類腦機(jī)制的小目標(biāo)精準(zhǔn)識別模型框架。

4）提出海上寬帶通信系統(tǒng)的體系架構(gòu)模型方案。

5）提出海上船（隊(duì)）協(xié)同通信與快速組網(wǎng)解決方案，完成新型路由、拓?fù)鋬?yōu)化、資源分配的算法協(xié)議設(shè)計(jì)，并完成理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

6）開發(fā)新型海上無線寬帶通信網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺。

7）建立完善的海上—水下無線層析感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在無線感知成像方法、無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面有新的理論突破。

8）突破VDES、VDESR-Mode核心關(guān)鍵技術(shù)，研制VDES船站、岸站樣機(jī)，參與VDES相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，包括ITU 2092、IEC設(shè)備測試標(biāo)準(zhǔn)等。

9）突破綜合PNT關(guān)鍵核心技術(shù)，給出船載電子信息融合方法，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高可靠性綜合船橋系統(tǒng)，參與IALA綜合PNT相關(guān)提案的撰寫。

五、專家工作實(shí)際或預(yù)期成效，以及對研究技術(shù)或產(chǎn)品的評價和市場預(yù)測

1、通過本項(xiàng)目的實(shí)施，擬在以下方面開展合作：

1）從人眼視覺相關(guān)研究出發(fā)，研究低視力患者眼部機(jī)理與解決方案。

2）基于視網(wǎng)膜信息處理流程的水下場景類腦視覺感知方案。

3）基于類腦機(jī)制的小目標(biāo)識別解決方案。

4）水下智能裝備實(shí)驗(yàn)平臺研究。

5）海上寬帶通信系統(tǒng)的體系架構(gòu)模型方案研究。

6）海上船（隊(duì)）協(xié)同通信與快速組網(wǎng)解決方案研究。

7）新型海上無線寬帶通信網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺研究。

8）海上—水下無線層析感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中無線感知成像方法、無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面的理論研究。

2、在人才培養(yǎng)方面：     

建立特色鮮明的人才培養(yǎng)體系，在本項(xiàng)目擬定的研究方向培養(yǎng)一批青年拔尖人才, 為本學(xué)科的發(fā)展培養(yǎng)后備科研力量。     

通過和項(xiàng)目支助專家的合作交流，通過國際化授課等方式將先進(jìn)的教學(xué)理念和國外先進(jìn)技術(shù)用于學(xué)生培養(yǎng)，為學(xué)科今后培養(yǎng)具有國際化視野的學(xué)生，促進(jìn)本學(xué)科中人才培養(yǎng)的體系更加科學(xué)，規(guī)范，有效。     

通過和海外專家的交流合作，在本學(xué)科內(nèi)重點(diǎn)培養(yǎng)中青年拔尖人才，能夠掌握各自研究領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的研究理論及方法技術(shù)，成為推動海上通信導(dǎo)航智能信息技術(shù)創(chuàng)新的中堅(jiān)力量。

3、在學(xué)科建設(shè)方面促：進(jìn)信息與通信工程學(xué)科發(fā)展，提升學(xué)科國際競爭力，以本項(xiàng)目為研究平臺，通過引進(jìn)來，走出去的策略，為本學(xué)科注入新的活力。通過海外學(xué)術(shù)大師專家的指導(dǎo)及海外骨干專家的合作交流，將海上交通信息與通信工程技術(shù)研究，尤其是通航環(huán)境和航行狀態(tài)感知最新理論和思路引入到本項(xiàng)目，全面提升海上智能信息技術(shù)研究水平和國際競爭力，提高學(xué)科研究特色和水平。

六、申報(bào)單位意見

本單位承諾本表中所填信息準(zhǔn)確真實(shí)，若有失實(shí)或造假行為，本單位愿承擔(dān)一切責(zé)任。

     負(fù)責(zé)人（簽字）：                   單位公章

                  年  月  日

七、市級主管部門意見

負(fù)責(zé)人（簽章）：                   單位公章

                                    年  月  日