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[发明专利]一种基于多层折射图像模型的水下双目立体视觉三维重建方法-CN201910874161.6有效
发明人： 屠大维;金攀;庄苏锋;张旭 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-09-17 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： G06T17/00 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于多层折射图像模型的水下双目立体视觉三维重建方法。属于水下计算机视觉研究领域，典型的应用是水下物体的三维重建。本方法使用基于光场多层折射理论计算得到左、右相机的方向信息图像和位置图像，然后基于该方向信息图像可直接利用空气中的立体匹配方法得到视差图。最后利用视差图确定左、右方向信息图像上的对应点，并结合对应坐标的位置图像数据，计算匹配点的三维坐标。按此方法遍历整个图像即可得到整个匹配区域的点云图。本发明不仅实现了水下物体的三维重建，而且保证在较高精度的前提下显著提高计算效率。
一种基于多层折射图像模型水下双目立体视觉三维重建方法

[发明专利]一种基于光场多层折射模型的水下双目视觉立体匹配方法-CN201910738197.1有效
发明人：张旭;庄苏锋;金攀;屠大维 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-08-12 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： G06T7/33 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于光场多层折射模型的水下双目视觉立体匹配方法。属于水下计算机视觉研究领域，典型的应用是水下测距和水下物体三维重建等。本系统使用基于光场理论的多层折射理论计算得到左右相机的方向图像，该方向图像的行匹配误差在1个像素以内。基于该方向图像可直接利用空气中的立体匹配方法得到视差图。本发明不仅解决了水下图像因不同介质面的折射所导致的立体匹配失败的问题，而且保证在较高的匹配精度前提下显著提高匹配效率。
一种基于多层折射模型水下双目视觉立体匹配方法

[发明专利]一种人车交互装置和人车交互方法-CN201810974398.7有效
发明人：牛凤海;张冀青;胡俊伟;屠大维;赵威驰;赵其杰;李豪杰 -专利权人：上海汽车集团股份有限公司;上海大学
申请日： 2018-08-24 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： B60R16/037 文献下载
摘要：本申请公开了一种人车交互装置和人车交互方法，该装置包括多功能安装调节模块、视觉语音采集模块和信息处理模块；多功能安装调节模块与视觉语音采集模块连接，视觉语音采集模块与信息处理模块连接；多功能安装调节模块根据用户的驾驶姿态安装并调节人车交互装置和视觉语音采集模块；视觉语音采集模块采集用户的头部三维信息、眼部二维图像信息和语音信息发送给信息处理模块；信息处理模块根据上述信息融合确定用户的视线方向、对应的注视对象和辅助信息，并生成人车交互指令。可见，将视线通道作为主通道与其他通道以主辅结合的协作方式发出人车交互指令，对车载设备操控实现人车交互，提高人车交互的可靠性和自然性，降低对单独通道的要求。
一种交互装置方法

[发明专利]一种水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法-CN202010748337.6有效
发明人： 屠大维;张旭;吉勇 -专利权人：上海大学
申请日： 2020-07-30 - 公布日： 2022-06-10 - 主分类号： G01V8/10 文献下载
摘要：本发明涉及一种水下主动激光扫描成像系统中散射背景抑制方法，本方法对记录接收的光场图像作两次重聚焦处理，第一次重聚焦是对激光照射到被测物体表面激光光点的重聚焦，第二次重聚焦是对激光光点前景散射光的重聚焦，再对前后两幅图像作差分处理，并计算反射光点的衬度值；采用一种计算机自动判断流程，使得差分所得图像上激光点的衬度值最大，或足够大。本发明的实施例表明，采用光场记录的水下激光主动扫描成像系统，采用上述前后两次重聚焦、差分处理及计算机自动判定流程，达到了较好的散射背景抑制效果。
一种水下主动激光扫描成像系统散射背景抑制方法

[发明专利]适合深海载人潜器搭载作业的深海生物原位观测三维相机固定调节装置-CN201810853179.3有效
发明人： 屠大维;谢亮亮;张旭;周玉斌 -专利权人：上海大学
申请日： 2018-07-30 - 公布日： 2021-08-10 - 主分类号： B63G8/38 文献下载
摘要：本发明涉及一种适合深海载人潜器搭载作业的深海生物原位观测三维相机固定调节装置。其三维相机由两个相机舱、一个计算扫描单元舱组成。固定调节装置包括底座支撑机构两个、计算扫描单元舱夹具机构一个、斜支撑机构一个、采样篮与斜支撑连接机构一个部分，在符合采样篮对三维相机体积、重量限制条件，以及不改变采样篮结构前提下，将三维相机牢靠地固定在采样篮上，并根据三维相机对深海生物原位扫描测量的角度需要进行方便调节。三维相机随潜器抵近海底，调整潜器深度，保持潜器悬停和稳定，启动三维相机拍摄；三维相机随潜器抵近海底，舱内工作人员通过视频图像观察海底情况，调整潜器深度，保持潜器悬停和稳定，启动三维相机拍摄。
适合深海载人搭载作业生物原位观测三维相机固定调节装置

[发明专利]一种虚实结合和人机交互的水下遥控机器人机械手作业系统及方法-CN202110005901.X在审
发明人： 屠大维;胡浙瑜;张旭 -专利权人：上海大学
申请日： 2021-01-05 - 公布日： 2021-07-23 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明提供一种虚实结合和人机交互的水下遥控机器人机械手作业系统及方法。本系统包括母船、计算机、显示器、三维体感相机、水下机器人及机械手和脐带缆，构造与水下实体机械手完全相同的虚拟机械手，并显示在屏幕上，利用三维体感相机捕捉到操作者手臂、手抓的肢体动作，将动作意图反映到屏幕上的虚拟机械手上，引起虚拟机械手前后伸缩、左右移动、手抓抓握动作，并引起虚拟机械手关节角度改变。作业过程中不断重复第二步～第四步，直至完成作业任务。本发明水下遥控机器人机械手作业方法降低了操作人员的操作难度，提高了作业效率和作业精度，具有比原有方法明显的优势。
一种虚实结合人机交互水下遥控机器人机械手作业系统方法

[发明专利]基于动态参考坐标系的水下双目立体视觉测量系统及方法-CN201910353486.X有效
发明人：张旭;司艳姣;李锦波;屠大维 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-04-29 - 公布日： 2021-07-06 - 主分类号： G01B11/25 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于动态参考坐标系的水下双目立体视觉测量系统及方法。使用4个主动光标靶点建立动态参考坐标系，以消除振动带来的测量误差。使用基于光场模型的水下立体视觉重建方法计算标靶角点在扫描系统下的三维坐标，通过对标靶角点的坐标矩阵进行奇异值分解来建立编码点坐标系。用基于光场模型的水下激光条纹匹配和立体重建方法计算激光条纹在扫描系统坐标系下的空间三维点。通过计算每组图片激光条纹中心点在扫描系统下的三维坐标，并将其转换到第一组图片标靶点所在扫描系统坐标系下的方法消除振动带来的测量误差。水下标靶点采用耐高压封装，最深可承受深海4000米高压，因此该系统可用于深海4000米动态高精度测量场景。
基于动态参考坐标系水下双目立体视觉测量系统方法

[发明专利]一种适合水下遥控机器人人机交互作业的环境融合系统及方法-CN202110005851.5在审
发明人： 屠大维;阮豪斌;张旭 -专利权人：上海大学
申请日： 2021-01-05 - 公布日： 2021-05-18 - 主分类号： G06T19/00 文献下载
摘要：本发明提供一种适合水下遥控机器人人机交互作业的环境融合系统及方法。本系统包括母船、计算机、显示器、RGB‑D相机、三维电子罗盘、水下机器人及机械手和脐带缆。本方法在计算机中构造一个与水下实体机器人及机械手完全相同的虚拟机器人及机械手，并显示在屏幕上。水下机器人本体舱体上搭载有RGB‑D三维相机，获取水下作业环境的二维图像及场景三维点云RGB‑D图像，将其作为背景显示在屏幕上。本发明在人机交互作业过程中，不断调整虚拟机器人的位置、姿态及机械手关节角度，使得虚拟机器人及机械手始终与水下作业环境RGB‑D图像融合，实现对水下遥控机器人的人机交互控制。
一种适合水下遥控机器人人机交互作业环境融合系统方法

[发明专利]水下激光主动成像系统的蒙特卡洛模拟及优化设计方法-CN201810267606.X有效
发明人： 屠大维;肖国梁;张旭 -专利权人：上海大学
申请日： 2018-03-29 - 公布日： 2020-04-03 - 主分类号： G02B27/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种水下激光主动成像系统的蒙特卡洛模拟及优化设计方法，根据不同的水质的散射及吸收特性，针对水下主动激光成像系统，采用蒙特卡洛模拟方法对系统参数和性能，进行相应的优化和设计，从而提高反射光点或光条的成像对比度，保证系统测量原理的实施。本发明方法首先根据具体的成像系统建立三维实体模型，然后通过定义光源、定义水体固有特性以及目标表面散射模型，通过迭代光子的运动完成对光子整个运动路径的追踪与统计。本发明方法以同步扫描三角测距水下激光成像系统作为实施例，利用上述方法，得出扫描光点反射图像的对比度，改变系统参数重复上述模拟，得到相应关系曲线，最后综合考虑后确定系统优化设计参数。
水下激光主动成像系统蒙特卡洛模拟优化设计方法

[发明专利]一种驾驶意图指令生成的装置和方法-CN201810974414.2在审
发明人：牛凤海;张冀青;胡俊伟;屠大维;吴义靖;赵其杰;江俊晔 -专利权人：上海汽车集团股份有限公司;上海大学
申请日： 2018-08-24 - 公布日： 2020-03-03 - 主分类号： B60R16/023 文献下载
摘要：本申请公开了一种驾驶意图指令生成的装置和方法，该装置包括安装调节模块、双目图像采集模块和信息处理模块；安装调节模块与双目图像采集模块连接，双目图像采集模块与信息处理模块连接；安装调节模块根据用户的驾驶姿态安装并调节双目图像采集模块；双目图像采集模块采集头部三维图像信息和眼部二维图像信息发送给信息处理模块，信息处理模块进行融合确定用户的视线方向和对应的注视对象，并生成驾驶意图指令。可见，该装置在采集眼部二维图像信息基础上，增加采集头部三维图像信息，基于两者融合综合考虑确定用户的视线方向和注视对象，进而获得用户的驾驶意图。最大程度地解放用户的手动操作，降低用户人为操作负荷，提高驾驶车辆的智能性。
一种驾驶意图指令生成装置方法

[发明专利]一种高反射物体表面三维测量方法和系统-CN201610889307.0有效
发明人：李晨;张旭;屠大维 -专利权人：上海大学
申请日： 2016-10-12 - 公布日： 2020-01-17 - 主分类号： G01B11/25 文献下载
摘要：本发明涉及一种高反射物体表面三维测量方法，包括下列步骤：1）借助于双投影仪和相机获取物点坐标和法线信息：使用双投影仪分时向白色平板投射编码相移条纹，由相机获取经被测物体表面反射的白色平板上的相移条纹；借助于白色平板位置改变，获取入射光线所在的入射光平面；使用双投影仪获得的两个入射光平面，并由入射光平面求交获得入射光线信息；使用反射光线和入射光平面求交或反射光线和入射光线求交计算物点坐标信息；使用反射光线和入射光线获取物点法线信息；2）采用径向基插值法或梯度积分法对获取的物点坐标和法线信息进行插值或梯度积分，获取物点的精确三维信息。本发明测量速度快，非接触，对高反射物体表面无损伤。
一种反射物体表面三维测量方法系统

[发明专利]一种高反射自由曲面非接触测量方法和系统-CN201610888441.9有效
发明人：张旭;李晨;屠大维 -专利权人：上海大学
申请日： 2016-10-12 - 公布日： 2019-08-06 - 主分类号： G01B11/25 文献下载
摘要：本发明涉及一种高反射自由曲面非接触测量方法，包括下列步骤：1）借助于LCD显示器和三相机获取物点坐标和法线信息：使用LCD显示器投射编码相移条纹，由相机获取经被测物体表面反射的LCD显示器上的相移条纹；借助于LCD显示器位置改变，获取入射光线所在的入射光平面；使用双相机获得的两个入射光平面，并由入射光平面求交获得入射光线信息；使用反射光线和入射光平面求交或反射光线和入射光线求交计算物点坐标信息；使用反射光线和入射光线获取物点法线信息；2）采用径向基插值法或梯度积分法对获取的物点坐标和法线信息进行插值或梯度积分，获取物点的精确三维信息。本发明测量速度快，非接触，对高反射物体表面无损伤。
一种反射自由曲面接触测量方法系统

[发明专利]能主动适应水环境和水下目标的主动光照视觉成像系统和方法-CN201710152270.8有效
发明人： 屠大维;李晨;张旭 -专利权人：上海大学
申请日： 2017-03-15 - 公布日： 2019-06-04 - 主分类号： G01B11/24 文献下载
摘要：本发明涉及一种能主动适应水环境和水下目标的主动光照视觉成像系统和方法。蓝光源和红光源分别采用蓝光激光器和红光激光器，其偏振态都为线偏振光，且偏振方向一致，两束激光经过二相色分光镜耦合；耦合光经λ/2波片和第一λ/4波片后，投射照明到水下被测物体表面，经被测物体表面反射，经第二λ/4波片、检偏器后由相机拍摄成像，图像的质量由计算机进行评价，并根据水环境及其变化和具体被测物体的情况，对影响水下主动照明成像系统的照明波长、功率以及偏振态进行综合调节，确定最佳的波长、功率、偏振态，主动适应水环境和水下目标，获得最佳水下成像质量。
主动适应水环境水下目标光照视觉成像系统方法

[发明专利]基于光场多层折射模型的水下折射率自标定方法-CN201811254277.1在审
发明人：张旭;张璨;屠大维 -专利权人：上海大学
申请日： 2018-10-26 - 公布日： 2019-03-19 - 主分类号： G01N21/41 文献下载
摘要：本发明提出一种基于光场多层折射模型的水下折射率自标定方法。在水下拍摄环境中，成像光线依次通过水、玻璃、空气这三种介质。在已知相机内参，空气和玻璃的折射率、厚度以及立体视觉系统相对姿态的情况下，本发明通过在测定海域拍摄一组清晰的标定板图片，根据物点P在左、右相机两约束平面（界面法线和入射光线决定的平面）所相交的直线上这一约束，从而测定拍摄海域海水折射率μ。本发明公开的基于光场多层折射模型的水下折射率自标定方法可广泛应用于高精度水下测距及水下三维重建中。
折射率折射模型自标定多层光场相机立体视觉系统测距玻璃成像光线界面法线拍摄环境入射光线三维重建约束平面海域拍摄标定板内参物点相交海水清晰应用图片

[发明专利]适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置-CN201810853015.0在审
发明人： 屠大维;张旭;李锦波;何平平;谢亮亮 -专利权人：上海大学
申请日： 2018-07-30 - 公布日： 2019-01-29 - 主分类号： G01B11/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置，对深海物体进行原位激光扫描和三维成像。根据激光高速线扫描双目视觉三维成像的功能要求和深海原位测量耐静水高压的使用要求，设计了由单独封装耐静水高压的相机单元舱、耐静水高压的密封连接管、单独封装耐静水高压的计算扫描单元舱、密封连接管、单独封装耐静水高压的相机单元舱组成的整体结构，能实现激光高速线扫描双目视觉三维成像功能。发明适合深海原位测量的激光高速线扫描双目视觉三维成像装置既能耐深海静水高压，又能满足装置的工作原理、结构布局，实现对深海物体进行原位激光扫描成像，为深海生物资源、矿产资源、考古打捞等方面的调查、勘探提供技术手段。
深海静水高速线扫描双目视觉原位测量激光三维成像装置单独封装三维成像密封连接管相机单元激光扫描成像工作原理功能要求激光扫描技术手段结构布局扫描单元深海生物矿产资源打捞勘探考古调查

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