王一丁：勇于嘗試才見新天地

本刊記者 張笑笑

王一丁：勇于嘗試才見新天地

本刊記者 張笑笑

北方工業(yè)大學(xué)教授王一丁

在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，人工智能成為時(shí)下最熱門的話題。當(dāng)無人駕駛汽車根據(jù)路面信息自動(dòng)處理行駛軌跡時(shí)，當(dāng)智能家居根據(jù)不同家庭成員執(zhí)行不同操作時(shí)，當(dāng)你要求搜索引擎搜索出帶有某圖像的圖片時(shí)，你是否想過，這些人工智能的實(shí)現(xiàn)都基于圖像識(shí)別與處理技術(shù)。

時(shí)下，圖像識(shí)別與處理技術(shù)應(yīng)用之廣泛已滲透至各行各業(yè)，從軍事及公安刑偵，到生物醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別，再到機(jī)器視覺領(lǐng)域，圖像識(shí)別技術(shù)無所不在。

北方工業(yè)大學(xué)教授王一丁已經(jīng)在智能識(shí)別和圖像處理領(lǐng)域潛心研究多年，從基礎(chǔ)研究到轉(zhuǎn)化應(yīng)用，他在身體力行地為這一領(lǐng)域發(fā)展默默獻(xiàn)出自己的力量。

在嘗試中突破與創(chuàng)新

2016年8月，2017年度國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“放榜”，由王一丁申報(bào)的“弱約束條件下的手背靜脈身份識(shí)別研究”榜上有名，而這一項(xiàng)目是2011年國(guó)家自然科學(xué)基金課題“基于手背靜脈的身份識(shí)別研究”的延續(xù)。

如今，手背靜脈紋理身份識(shí)別作為生物識(shí)別技術(shù)新的發(fā)展方向，逐漸成為國(guó)內(nèi)外身份識(shí)別系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。“因手背靜脈紋理特征的唯一性、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，以及較為突出的成本優(yōu)勢(shì)和人機(jī)交互的友善性，手背靜脈紋理身份識(shí)別具有廣闊的應(yīng)用前景。王一丁構(gòu)造高精度手背靜脈識(shí)別安全認(rèn)證的理論框架，從圖像預(yù)處理、特征構(gòu)造、局部與全局特征融合等方面進(jìn)行突破、進(jìn)一步提高現(xiàn)有手背靜脈識(shí)別的精度；研制低成本高質(zhì)量的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的手背靜脈圖像采集設(shè)備，進(jìn)行“不同種族、年齡、性別等”情況下的手背靜脈數(shù)據(jù)庫的采集工作。目前，手背靜脈識(shí)別系統(tǒng)取得國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)授權(quán)，并在國(guó)際刊物、國(guó)內(nèi)核心刊物及國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文30余篇。

除了基礎(chǔ)理論的構(gòu)建，在應(yīng)用方面，王一丁也取得了豐碩成果。應(yīng)用于天安門廣場(chǎng)流動(dòng)人口電子信息化管理的人像對(duì)比系統(tǒng)，曾是一個(gè)沒有人敢接手的項(xiàng)目。“那時(shí)我還在中國(guó)科學(xué)院，之前沒有接觸過人臉識(shí)別技術(shù)，最后項(xiàng)目方找到了中國(guó)科學(xué)院。”初生牛犢不怕虎，王一丁想著“做成了就讓他們拿去，做不成再說”，最后拍板接下了項(xiàng)目。結(jié)果第一期做完了，后來又做了第二期和第三期。目前，該系統(tǒng)建立了3萬多人的人臉數(shù)據(jù)庫，識(shí)別率大于95%，同時(shí)在北京北方國(guó)際射擊場(chǎng)用于人員的身份管理。此外，王一丁還和英國(guó)合作“863”計(jì)劃項(xiàng)目，研發(fā)人臉性別識(shí)別技術(shù)和超分辨技術(shù)，獲得國(guó)家專利授權(quán)，并被公司成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

其實(shí)，人臉識(shí)別只是智能識(shí)別與圖像處理技術(shù)的其中一種應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中，這項(xiàng)技術(shù)同樣大有可為。清理鋁電解過程中陽極碳碗槽中的“垃圾”曾是困擾鋁廠生產(chǎn)的一大難題。因?yàn)椤笆紫纫业叫枨謇淼牟考奈恢茫缓笞寵C(jī)器人過去把它清理干凈。精確定位，需要測(cè)量導(dǎo)槽的角度、圓的位置和半徑等，提取參數(shù)實(shí)際難度非常大。

青銅峽鋁廠委托王一丁研發(fā)的鋁電解陽極碳碗清理系統(tǒng)，正是為了解決了這一難題。基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，系統(tǒng)成功解決了參數(shù)提取的難題，精準(zhǔn)定位，現(xiàn)已成功應(yīng)用在生產(chǎn)線上。該技術(shù)成為北方工業(yè)大學(xué)“十二五”的標(biāo)志性成果。

王一丁研發(fā)的銅電解極間短路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與上述系統(tǒng)一樣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線，并實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)唯一。“系統(tǒng)有兩項(xiàng)核心技術(shù)：一是精準(zhǔn)定位電極的位置；二是溫度的標(biāo)定，對(duì)每一個(gè)電解池中的所有極板進(jìn)行溫度分析。”系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)過程中及時(shí)監(jiān)控整個(gè)車間所有電解池狀況，在電解銅過程中，使電能可以節(jié)省1%～2%，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和清除短路陰極，可以提高銅電解的效率，減少結(jié)晶和結(jié)粒，提高產(chǎn)銅品質(zhì)。

此外，他還研發(fā)了可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中非對(duì)稱數(shù)據(jù)條件下敏感圖片識(shí)別的圖文信息過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)誤識(shí)率控制在4%以下，已成功應(yīng)用到四川省公安廳和北京電信；基于定量遙感應(yīng)用研究，提出了協(xié)同雷達(dá)信號(hào)處理和失配雷達(dá)信號(hào)處理的方法，解決了復(fù)雜背景下雷達(dá)反射信號(hào)定量測(cè)量的精度問題，先后主持了相關(guān)國(guó)家自然科學(xué)基金課題和國(guó)家“863”計(jì)劃。同時(shí)，他還研發(fā)出了智能視頻分析系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)等，并與北京301醫(yī)院和安貞醫(yī)院合作，制作三維展示軟件，來指導(dǎo)醫(yī)生做手術(shù)。

時(shí)不我待，只爭(zhēng)朝夕。王一丁將智能識(shí)別與圖像處理技術(shù)廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，讓學(xué)科的發(fā)展日益煥發(fā)出勃勃生機(jī)。

王一丁

紙上終覺淺，科研需“躬行”

如今在圖像識(shí)別領(lǐng)域大放異彩的王一丁，自幼喜歡建筑、繪畫，曾經(jīng)的夢(mèng)想是當(dāng)一名飛行員。1989年，王一丁參加高考，取得超出重點(diǎn)分?jǐn)?shù)線40多分的好成績(jī)。因?yàn)榧彝ヅc電子的淵源，于是選擇了南京理工大學(xué)電子工程專業(yè)。

大學(xué)期間，王一丁如一棵小樹苗般汲取著知識(shí)的陽光雨露，4年后以優(yōu)異的成績(jī)畢業(yè)。隨后王一丁回到西安，進(jìn)入中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第206研究所，從事雷達(dá)方面的研發(fā)工作。

王一丁對(duì)在206所工作的日子記憶非常深刻，在他看來，那是他人生中“非常重要的時(shí)段”。“當(dāng)時(shí)我負(fù)責(zé)雷達(dá)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試。為了成功把雷達(dá)調(diào)試出來，我們每天晚上加班看圖紙，看資料，把所有線路間的關(guān)系都理得很清楚。”實(shí)際工作提升了王一丁在技術(shù)掌控、組織協(xié)調(diào)等方面的能力，也讓他認(rèn)識(shí)到“紙上得來終覺淺”，科研需要不斷實(shí)踐。然而在實(shí)踐過程中，也需要不斷提升理論高度來應(yīng)對(duì)新的難題。

為了“從實(shí)踐回到理論”，1992年，王一丁考回南京理工大學(xué)攻讀碩士和博士學(xué)位。1998年王一丁畢業(yè)后聽從了導(dǎo)師的建議，“他建議我選學(xué)校，他認(rèn)為我的性格比較適合做科研。”同時(shí)，“考慮到把一些軍用的圖像處理技術(shù)應(yīng)用到民用領(lǐng)域”，他選擇了當(dāng)時(shí)在圖像處理方面做得最好的清華大學(xué)做博士后研究。2000年博士后出站，王一丁進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院工作，后被北方工業(yè)大學(xué)引進(jìn)任教。現(xiàn)在，王一丁任北方工業(yè)大學(xué)智能信息處理研究所常務(wù)副所長(zhǎng)，是北方工業(yè)大學(xué)信息與通信工程一級(jí)學(xué)科責(zé)任教授。

作為一名教師，王一丁十分注重培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，希望學(xué)生“學(xué)術(shù)能力和工程實(shí)踐能力兼?zhèn)洹薄！吧习肽晡覀儠?huì)請(qǐng)一些專家來做報(bào)告，或舉辦學(xué)術(shù)競(jìng)賽進(jìn)行學(xué)術(shù)交流；下半年舉辦科技競(jìng)賽活動(dòng)，讓學(xué)生做具體的科研項(xiàng)目，以project的方式來展示他們的產(chǎn)品，為參加全國(guó)研究生競(jìng)賽作準(zhǔn)備。”如今，王一丁已經(jīng)指導(dǎo)本科生獲得全國(guó)移動(dòng)通信大賽特等獎(jiǎng)，研究生電子競(jìng)賽獲得全國(guó)賽區(qū)三等獎(jiǎng)，培養(yǎng)碩士和博士研究生30余名。

作為科研工作者，王一丁在學(xué)科領(lǐng)域勤懇耕耘，已主持了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目4項(xiàng)，國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)，“十五”國(guó)防預(yù)研1項(xiàng)，中科院知識(shí)創(chuàng)新工程1項(xiàng)，合作主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)，國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)；參與國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，國(guó)家科技支撐計(jì)劃1項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外核心期刊以及國(guó)際會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，其中被SCI、EI收錄66篇，獲得授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利9項(xiàng)，軟件著作權(quán)9項(xiàng)；先后獲得優(yōu)秀本科畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師，優(yōu)秀研究生導(dǎo)師榮譽(yù)稱號(hào)。

科研創(chuàng)新是挑戰(zhàn)，是冒險(xiǎn)，是人生的樂趣。王一丁也在一次次的嘗試中不斷突破，找到自己科研的方向，教學(xué)的旗幟，人生的標(biāo)桿。在未來，他將如天空中的雄鷹，大浪里的帆船，勇往直前，追尋更廣闊的天地！

科