金鑫：在業務攻關中實現人生價值

董海霞

“我慶幸當初選擇了海淀園同方威視企業博士后工作分站，選擇了這一能夠讓每個有志青年提升自我、奉獻青春、實現人生高度的公共安全事業。”

2019年2月27日，北京市第五屆發明專利獎頒獎儀式在北京會議中心舉辦。同方威視與清華大學共同申請的專利“CT系統和用于CT系統的探測裝置”憑借突出的創新優勢和顯著的經濟社會效益獲得本屆發明專利獎一等獎。該獎項的獲得，同方威視人工智能研發中心基礎研發部部長金鑫功不可沒。

金鑫，2013年進入海淀園同方威視企業博士后工作分站，主要從事安檢CT重建理論研究和系統研發工作。在博士后研究中圍繞非標準軌跡CT重建、雙能特異物質識別和新一代安檢CT系統設計等方面展開工作，先后提出基于結構先驗的TV最小化重建算法（SPECS）、基于優質先驗圖像的非局部圖像處理方法（ NLM-TV）及各項異性約束的ATV優化方法。

博士后研究工作至今共發表學術論文7篇，其中SCI收錄4篇，El收錄3篇，核心期刊封面文章1篇，文章總引用次數超過150次，獲國際大會口頭報告1次，申請國內發明專利1 5件、實用新型專利5件，申請國外發明專利20余件。

他參與及主持多個公司開發項目，承擔科技部重點研發專項1項（子課題負責人），總項目經費2000余萬元。獲中國博士后科學基金面上項目一等資助、中國博士后科學基金特別資助，獲評北京市青年骨干人才，2018先后獲得年北京市發明專利一等獎，北京市科學技術一等獎。

加入威視 經世致用

2003年，19歲的金鑫以高考644分的成績考入清華大學工程物理系，10年時間讀完了本、碩、博，2013年1月以企業博士后的身份加入威視大家庭。

同方威視技術股份有限公司是清華大學的合作企業，早在讀研讀博期間，金鑫就跟隨導師參與過同方威視的課題研究。所以，在面臨工作選擇時，金鑫毫不猶豫就選擇了威視，因為他知道，在這里很快就能實現“經世致用”一一將所學知識投身工程實踐這一小小理想。

“加入威視是我人生的一個重要轉折，在這幾年里我親眼見證了威視安檢CT技術的成熟和發展，同時也見證了威視不斷走向一個又一個的勝利和輝煌，深切感受到威視人自強不息、勇于拼搏的亮劍精神。”

2013年，正值威視擺脫全球金融危機陰影，銳意進取、改革創新，進入新一輪快速發展的“四五”新時期。威視的安檢CT產品也正是在這一時期產品化、系列化，不斷發展壯大。作為親身經歷者，金鑫深刻體會到了其中的艱辛與不易。

盡管時間已經過去了6年，他仍然清楚記得第一臺大通道安檢CT備戰民航認證時的日日夜夜，金鑫所在的算法組在密云基地封閉調試、反復測試性能指標，熬到半夜、凌晨，甚至通宵都是家常便飯。20余名科研人員，經過近兩個月的反復模擬演練，CT設備最終通過認證。雖然自己只是團隊里的一名新人，依然覺得自己那小小的理想正在大家的共同努力中一點點實現，內心里除了激動、喜悅、還有說不出的滿足。

“我慶幸當初選擇了威視博士后站，選擇了這一能夠讓每個有志青年提升自我、奉獻青春、實現人生高度的公共安全事業。”

精誠協作很重要

金鑫的成長經歷無需多言，從小就是“別人家的孩子”。學習成績好，懂事，有禮貌……幾乎是這類天才學霸共同的標簽。

是不是每個學霸級的學生都有“高處不勝寒”的感覺？尤其在清華大學這樣高高在上的象牙塔里待了多年的高學歷人才，進入企業后，有沒有不適感？失落感？

金鑫微微笑著，讀研讀博時主要是寫論文，發表論文，雖然也有新點子新方法，卻沒有成果，也不可能轉化成產品。進入企業走上工作崗位才真正實現了學以致用，之前的一些研究成果可以用在實際項目上，項目研發過程中，能受到啟發，碰撞出一些新點子新思路，思維開闊了，眼界也就開闊了。比如獲獎專利“CT系統和用于CT系統的探測裝置”首創高低能排間距的差別化設計，實現了高低能排向異性的雙能探測器結構和基于該結構的高速雙能CT檢查系統。在國內外首次提出了基于新型探測器結構的雙能安檢CT成像技術，形成了具有自主知識產權的新一代X射線雙能CT安檢成像系統，并成功研制出多款應用于民航、海關以及檢驗檢疫等領域的CT安檢成像系統。

金鑫還坦言，進入企業后遇到的一大問題就是習慣性的埋頭單干，忽視了團隊協作。在他所參與的博士后課題研究中，一個人多管齊下，導致每天疲于應付，盡管開展了大量的工作，研究進度卻始終進展緩慢。幸運的是合作導師張麗及時發現了問題，向他指出團隊組織與規劃的重要性。張老師說項目負責人是整個項目的核心，不但要自己技術水平過硬，更要有帶隊打仗的能力，能夠組織、調動好隊伍開展科研攻關。

在張麗老師的指導下金鑫重新進行了課題人員規劃，增加了相關專業的工程師。通過大家的分工協作，之前規劃的為期幾個月的研究在短短幾周內就順利完成，取得了超預期的成像指標，快速推動了課題進展。這件事讓他深深地感受到團隊作戰的巨大威力，同時，也使剛步入社會的他明白，要取得工作上的成績，光注重知識理論水平的提高是遠遠不夠的，隊伍的有效組織、資源的高效利用、進度的合理規劃，做到天時、地利、人和，才能夠更好地打贏科研攻堅戰役。

為威視發展建功立業

上世紀90年代初，利用集裝箱進行走私犯罪的行為屢禁不止，當時中國海關急需一種不用開箱就能檢查集裝箱內貨物的高科技裝備，提高檢查效率，打擊走私分子，維護國家利益。1995年，清華大學輻射成像創新團隊應運而生，面向國家安全重大需求，解決輻射成像科學與技術問題，取得了加速器輻射源移動式集裝箱檢查系統、大型裝備缺陷輻射檢測技術等多項標志性成果，迅速推出了固定式集裝箱檢查系統這一高科技產品，并及時裝備到我國海關口岸。為國家打私、反恐及國防裝備檢測等提供了高科技手段。

金鑫在清華大學十余年的學習工作中耳濡目染，對國家的公共安全尤其關心，威視公司的發展壯大讓他確定了奮斗目標。他清楚地記得在談及威視的發展歷程時，公司創始人康克軍校長曾不止一次地提到：一個人、一個企業所能達到的成就和高度，取決于他所參與的事業是否和國家、社會的重大需求相結合，只有緊密結合國家重大需求的事業，才能實現個人、企業價值的升華，才是最崇高的事業。

9-11以來，全球暴力恐怖事件頻發，公共安全形勢嚴峻，各國在對爆恐行徑表達強烈譴責的同時，對于維護國境安全、反恐防爆的呼聲也越來越高。面臨復雜多變的國際政治和反恐形勢，公共安全正是符合國家重大需求的課題，這正是最崇高的事業。不僅如此，近年來中國正處于由工業大國向工業強國轉變的歷史時期，高端裝備作為大國重器被列為自主創新的重點發展方向。

金鑫的理想就是牢牢把握這一發展機遇所提供的舞臺，立足本職工作、充分發揮個人能力、帶領好團隊，為威視發展建功立業。

隨著安全形勢的日益嚴峻，使得對人體、行包、貨物等的安全性檢查變得必要而迫切，如何通過高技術手段對藏匿于貨物、行李及人體內外的爆炸物等危險品進行有效檢測，是公共安全領域所面臨的新挑戰。

上世紀末誕生了革命性的X射線CT掃描技術，不但能獲得物品內部的三維結構信息，結合雙能材料識別技術，還可以實現對爆炸物、危險品等的有效檢出，是行李安檢不可或缺的重要檢查手段。

金鑫所帶領的基礎研發團隊圍繞X射線CT成像理論及其關鍵應用技術不斷開拓研究，深化和發展了CT局部圖像重建算法。局部CT重建能有效減少掃描區域及提升局部區域的圖像質量，并且對于降低CT掃描劑量有著積極意義。針對感興趣區域成像存在的投影角度缺失和探測器方向投影截斷等問題，他們研究和發展了基于Pl線的局部CT圖像重建算法，解決了任意位置感興趣區域重建難題，使得CT重建區域更為靈活。并從截斷希爾伯特變換理論的特性出發，首次提出了使用SVD本征函數族直接從投影數據的希爾伯特空間恢復感興趣區域的“內問題”求解方法，這一方法較傳統的迭代求解方法具有更優異的穩定性和抗干擾能力。

具有材料識別能力的雙能CT設備則是檢測爆炸物的有效手段。然而，過于昂貴的探測器模塊特別是高能探測晶體的成本制約了CT圖像分辨率的提升，尤其是對細小和薄片狀爆炸物，較低的檢出能力一直是實際應用中所關注的問題。金鑫從雙能CT成像原理出發，設計了一種高能稀疏采樣的雙能CT成像模式，先后提出基于結構先驗的TV最小化CT重建算法（SPECS）和基于優質先驗圖像的非局部圖像處理方法（ NLM-TV），利用高分辨率的低能CT圖像輔助進行雙能成像，在不增加高能探測器成本的情況下，實現高分辨率雙能物質識別，為高分辨率雙能安檢CT的實現提供了一種有效途徑[JX3]。

此外，他本人及所在項目組通過對雙能CT重建方法的深入研究，提出了一種混合雙能分解算法，創新地采用了能譜單色化手段，不但避免了傳統雙能分解方法原子序數誤差過大的缺點，而且可以較好地解決高低能重建結果的硬化偽影，從而有效提升物質識別的準確性，這一研究成果被推選為2014年IEEENSS/MIC大會的口頭報告。

行包/快郵做CT

日本的馬桶蓋、泰國的橡膠床墊……這些當地特產國人都能不辭辛苦千里迢迢帶回來。除了“大件”，還有各種酒、肉、水果、奶酪、巧克力、化妝品、手機、名表等還可以理解，奇葩的是有人還帶株花、裝袋土，還有的帶回螞蟻蜘蛛等寵物……這些，都是動植物檢驗檢疫明令禁止攜帶入境的。當然這些規定，也是近幾年才有的。

最初的CT檢驗主要用于飛機場、火車站、地鐵站等場所，最近幾年根據國家需求研制出了用于動植檢的專用產品。

動植物檢驗檢疫（簡稱“動植檢”）工作主要目的就是防止外來國家或地區有害動植物資源的傳人、傳出，以保護本國、本地區動植物資源的安全。長期以來我國動植檢工作主要通過檢疫人員開箱查驗、X光機掃描+人工判圖、以及檢疫犬現場檢查相結合的綜合查驗手段對進出口貨物、行包、郵件、快件等進行動植物檢驗。

可待檢貨物數量太多，X光機掃描圖像質量差，圖像重疊在一起太難分辨！

也就是說動植檢查驗工作的迫切需求：要查驗速度快，圖像清晰，能夠自動識別違禁品，輻射足夠小。

近年來年，清華大學聯合同方威視，為動植檢工作量身打造了一套新型武器——雙能CT動植物檢驗檢疫智能查驗系統。該系統的作用通俗的講就是要給出入境的行包/快郵做全身CT，無需開箱，就能快速精準的查驗各類箱包中的物品，迅速識別藏匿或夾帶其中的違禁品。在這個系統面前，動植檢工作中的上述難題全部迎刃而解。

金鑫所帶領的項目團隊首次提出了大螺距多排螺旋CT用于行包檢查的新成像方法，率先實現了大層厚、快速連續掃描的核心技術，查驗速度可以達到1800件/小時，是X光機查驗速度的6倍！

針對X光機圖像質量差，各種遮擋重疊，難以識別的難題，項目團隊首次提出基于多元特征模型的三維分割算法，有效解決了特征混疊對分割的影響，實現了對動植物檢疫物對象類別的三維自動分割。

MSNet_維數據卷積神經網絡智能識別方法，有效解決了傳統方法對動植物無法有效識別的難題，極大地提高了動植物檢疫查驗的準確性。

護國門筑利器

2016年9月1日，首套雙能CT動植物檢疫智能查驗系統正式在上海空港口岸投入使用。從9月1日設備投入使用到10月14日，上海檢驗檢疫局共對7301批入境快件利用專用CT進行了精準查驗。查驗的貨量從最初的日均66批次，猛增至日均130批次，環比增長97%，并先后截獲了動物源性飼料、凍干肉、違法夾帶動植物產品等貨物。每批貨物的查驗時間由原來的1-2小時縮短至5分鐘。

隨后，雙能CT動植物檢疫智能查驗系統迅速在全國范圍內投入使用，目前已覆蓋我國23個省市，還成功進入澳大利亞、荷蘭等5個海外國家市場。2017年2月13、20日，重慶機場局利用專用CT機分別截獲了非法寄遞入境的“驗胎靈”。2017年5月23日，長沙出入境檢驗檢疫局郵檢辦事處利用專用CT機從一個來自法國的入境郵件中截獲活體螞蟻792只及蟻卵百余粒，經鑒定為工匠收獲蟻。這是湖南口岸首次截獲大批量活體螞蟻，也是近年來全國口岸單次截獲活體螞蟻數量最多的一起案例。2017年8月3日，央視新聞頻道再次報道浙江局杭州郵辦利用專用CT機從德國、日本等過郵寄進境的郵包中連續截獲非法入境的高風險菌種。201 7年8月14日，廈門局利用專用CT機截獲裝在方便面桶內的4條活體毒蛇，經鑒定為馬來西亞黃環林蛇。2017年8月31日，河南局郵檢辦利用專用CT在一個來自馬來西亞的掛號郵件截獲4只大型甲蟲和20只螞蟻，其中3只甲蟲為標本，另外1只甲蟲和螞蟻均已死亡，經鑒定分別為南洋大兜蟲和巨人恐蟻……

隨著雙能CT動植物檢疫智能查驗系統效能的不斷顯現，國家質檢總局對該系統在動植物檢驗檢疫中發揮的重要作用給予了充分肯定，并明確[JX6]提出，要在全面推行“檢疫官一一查驗CT機——檢疫犬”的QCD綜合查驗體系，為重點口岸旅檢和郵檢查驗現場配置到位一批查驗CT機等高科技執法設備。此外，《全國動植物保護能力提升工程建設規劃》（2017-2025年）中也做出了相應規劃，要在“十三五”期間，重點完成150個旅檢口岸智能查驗設備的配套。

正所謂魔高一尺道高一丈，邊境、口岸是國家安全的第一道防護線，一直以來，一些不法分子絞盡了腦汁想出各種辦法偷偷運輸毒品、黃金等違禁品，有藏在人體內的，有裝進鋼管里的……

雙能CT智慧查驗系統就是他們的克星、天敵。有了該系統的火眼金睛，以后，所有的違禁品都將無處藏身，杜絕入境。

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金鑫，1984年生，博士畢業于清華大學，2013年進入海淀園同方威視技術股份有限公司企業博士后工作分站（與清華大學聯合培養），出站后留站工作，現任人工智能研發中心基礎研發部部長，主要從事安檢CT重建理論研究和系統研發工作。在站期間共發表學術論文7篇，其中SCI收錄4篇，EI收錄3篇，核心期刊封面文章1篇，申請國內發明專利15件、實用新型專利5件，申請國外發明專利20余件。承擔科技部重點研發專項1項（子課題負責人），總項目經費2000余萬元。獲中國博士后科學基金特別資助、中國博士后科學基金面上項目一等資助，獲評北京市青年骨干人才。2018先后獲得年北京市發明專利一等獎，北京市科學技術一等獎。