金鑫：在业务攻关中实现人生价值

董海霞

“我庆幸当初选择了海淀园同方威视企业博士后工作分站，选择了这一能够让每个有志青年提升自我、奉献青春、实现人生高度的公共安全事业。”

2019年2月27日，北京市第五届发明专利奖颁奖仪式在北京会议中心举办。同方威视与清华大学共同申请的专利“CT系统和用于CT系统的探测装置”凭借突出的创新优势和显著的经济社会效益获得本届发明专利奖一等奖。该奖项的获得，同方威视人工智能研发中心基础研发部部长金鑫功不可没。

金鑫，2013年进入海淀园同方威视企业博士后工作分站，主要从事安检CT重建理论研究和系统研发工作。在博士后研究中围绕非标准轨迹CT重建、双能特异物质识别和新一代安检CT系统设计等方面展开工作，先后提出基于结构先验的TV最小化重建算法（SPECS）、基于优质先验图像的非局部图像处理方法（ NLM-TV）及各项异性约束的ATV优化方法。

博士后研究工作至今共发表学术论文7篇，其中SCI收录4篇，El收录3篇，核心期刊封面文章1篇，文章总引用次数超过150次，获国际大会口头报告1次，申请国内发明专利1 5件、实用新型专利5件，申请国外发明专利20余件。

他参与及主持多个公司开发项目，承担科技部重点研发专项1项（子课题负责人），总项目经费2000余万元。获中国博士后科学基金面上项目一等资助、中国博士后科学基金特别资助，获评北京市青年骨干人才，2018先后获得年北京市发明专利一等奖，北京市科学技术一等奖。

加入威视 经世致用

2003年，19岁的金鑫以高考644分的成绩考入清华大学工程物理系，10年时间读完了本、硕、博，2013年1月以企业博士后的身份加入威视大家庭。

同方威视技术股份有限公司是清华大学的合作企业，早在读研读博期间，金鑫就跟随导师参与过同方威视的课题研究。所以，在面临工作选择时，金鑫毫不犹豫就选择了威视，因为他知道，在这里很快就能实现“经世致用”一一将所学知识投身工程实践这一小小理想。

“加入威视是我人生的一个重要转折，在这几年里我亲眼见证了威视安检CT技术的成熟和发展，同时也见证了威视不断走向一个又一个的胜利和辉煌，深切感受到威视人自强不息、勇于拼搏的亮剑精神。”

2013年，正值威視摆脱全球金融危机阴影，锐意进取、改革创新，进入新一轮快速发展的“四五”新时期。威视的安检CT产品也正是在这一时期产品化、系列化，不断发展壮大。作为亲身经历者，金鑫深刻体会到了其中的艰辛与不易。

尽管时间已经过去了6年，他仍然清楚记得第一台大通道安检CT备战民航认证时的日日夜夜，金鑫所在的算法组在密云基地封闭调试、反复测试性能指标，熬到半夜、凌晨，甚至通宵都是家常便饭。20余名科研人员，经过近两个月的反复模拟演练，CT设备最终通过认证。虽然自己只是团队里的一名新人，依然觉得自己那小小的理想正在大家的共同努力中一点点实现，内心里除了激动、喜悦、还有说不出的满足。

“我庆幸当初选择了威视博士后站，选择了这一能够让每个有志青年提升自我、奉献青春、实现人生高度的公共安全事业。”

精诚协作很重要

金鑫的成长经历无需多言，从小就是“别人家的孩子”。学习成绩好，懂事，有礼貌……几乎是这类天才学霸共同的标签。

是不是每个学霸级的学生都有“高处不胜寒”的感觉？尤其在清华大学这样高高在上的象牙塔里待了多年的高学历人才，进入企业后，有没有不适感？失落感？

金鑫微微笑着，读研读博时主要是写论文，发表论文，虽然也有新点子新方法，却没有成果，也不可能转化成产品。进入企业走上工作岗位才真正实现了学以致用，之前的一些研究成果可以用在实际项目上，项目研发过程中，能受到启发，碰撞出一些新点子新思路，思维开阔了，眼界也就开阔了。比如获奖专利“CT系统和用于CT系统的探测装置”首创高低能排间距的差别化设计，实现了高低能排向异性的双能探测器结构和基于该结构的高速双能CT检查系统。在国内外首次提出了基于新型探测器结构的双能安检CT成像技术，形成了具有自主知识产权的新一代X射线双能CT安检成像系统，并成功研制出多款应用于民航、海关以及检验检疫等领域的CT安检成像系统。

金鑫还坦言，进入企业后遇到的一大问题就是习惯性的埋头单干，忽视了团队协作。在他所参与的博士后课题研究中，一个人多管齐下，导致每天疲于应付，尽管开展了大量的工作，研究进度却始终进展缓慢。幸运的是合作导师张丽及时发现了问题，向他指出团队组织与规划的重要性。张老师说项目负责人是整个项目的核心，不但要自己技术水平过硬，更要有带队打仗的能力，能够组织、调动好队伍开展科研攻关。

在张丽老师的指导下金鑫重新进行了课题人员规划，增加了相关专业的工程师。通过大家的分工协作，之前规划的为期几个月的研究在短短几周内就顺利完成，取得了超预期的成像指标，快速推动了课题进展。这件事让他深深地感受到团队作战的巨大威力，同时，也使刚步入社会的他明白，要取得工作上的成绩，光注重知识理论水平的提高是远远不够的，队伍的有效组织、资源的高效利用、进度的合理规划，做到天时、地利、人和，才能够更好地打赢科研攻坚战役。

为威视发展建功立业

上世纪90年代初，利用集装箱进行走私犯罪的行为屡禁不止，当时中国海关急需一种不用开箱就能检查集装箱内货物的高科技装备，提高检查效率，打击走私分子，维护国家利益。1995年，清华大学辐射成像创新团队应运而生，面向国家安全重大需求，解决辐射成像科学与技术问题，取得了加速器辐射源移动式集装箱检查系统、大型装备缺陷辐射检测技术等多项标志性成果，迅速推出了固定式集装箱检查系统这一高科技产品，并及时装备到我国海关口岸。为国家打私、反恐及国防装备检测等提供了高科技手段。

金鑫在清华大学十余年的学习工作中耳濡目染，对国家的公共安全尤其关心，威视公司的发展壮大让他确定了奋斗目标。他清楚地记得在谈及威视的发展历程时，公司创始人康克军校长曾不止一次地提到：一个人、一个企业所能达到的成就和高度，取决于他所参与的事业是否和国家、社会的重大需求相结合，只有紧密结合国家重大需求的事业，才能实现个人、企业价值的升华，才是最崇高的事业。

9-11以来，全球暴力恐怖事件频发，公共安全形势严峻，各国在对爆恐行径表达强烈谴责的同时，对于维护国境安全、反恐防爆的呼声也越来越高。面临复杂多变的国际政治和反恐形势，公共安全正是符合国家重大需求的课题，这正是最崇高的事业。不仅如此，近年来中国正处于由工业大国向工业强国转变的历史时期，高端装备作为大国重器被列为自主创新的重点发展方向。

金鑫的理想就是牢牢把握这一发展机遇所提供的舞台，立足本职工作、充分发挥个人能力、带领好团队，为威视发展建功立业。

随着安全形势的日益严峻，使得对人体、行包、货物等的安全性检查变得必要而迫切，如何通过高技术手段对藏匿于货物、行李及人体内外的爆炸物等危险品进行有效检测，是公共安全领域所面临的新挑战。

上世纪末诞生了革命性的X射线CT扫描技术，不但能获得物品内部的三维结构信息，结合双能材料识别技术，还可以实现对爆炸物、危险品等的有效检出，是行李安检不可或缺的重要检查手段。

金鑫所带领的基础研发团队围绕X射线CT成像理论及其关键应用技术不断开拓研究，深化和发展了CT局部图像重建算法。局部CT重建能有效减少扫描区域及提升局部区域的图像质量，并且对于降低CT扫描剂量有着积极意义。针对感兴趣区域成像存在的投影角度缺失和探测器方向投影截断等问题，他们研究和发展了基于Pl线的局部CT图像重建算法，解决了任意位置感兴趣区域重建难题，使得CT重建区域更为灵活。并从截断希尔伯特变换理论的特性出发，首次提出了使用SVD本征函数族直接从投影数据的希尔伯特空间恢复感兴趣区域的“内问题”求解方法，这一方法较传统的迭代求解方法具有更优异的稳定性和抗干扰能力。

具有材料识别能力的双能CT设备则是检测爆炸物的有效手段。然而，过于昂贵的探测器模块特别是高能探测晶体的成本制约了CT图像分辨率的提升，尤其是对细小和薄片状爆炸物，较低的检出能力一直是实际应用中所关注的问题。金鑫从双能CT成像原理出发，设计了一种高能稀疏采样的双能CT成像模式，先后提出基于结构先验的TV最小化CT重建算法（SPECS）和基于优质先验图像的非局部图像处理方法（ NLM-TV），利用高分辨率的低能CT图像辅助进行双能成像，在不增加高能探测器成本的情况下，实现高分辨率双能物质识别，为高分辨率双能安检CT的实现提供了一种有效途径[JX3]。

此外，他本人及所在项目组通过对双能CT重建方法的深入研究，提出了一种混合双能分解算法，创新地采用了能谱单色化手段，不但避免了传统双能分解方法原子序数误差过大的缺点，而且可以较好地解决高低能重建结果的硬化伪影，从而有效提升物质识别的准确性，这一研究成果被推选为2014年IEEENSS/MIC大会的口头报告。

行包/快邮做CT

日本的马桶盖、泰国的橡胶床垫……这些当地特产国人都能不辞辛苦千里迢迢带回来。除了“大件”，还有各种酒、肉、水果、奶酪、巧克力、化妝品、手机、名表等还可以理解，奇葩的是有人还带株花、装袋土，还有的带回蚂蚁蜘蛛等宠物……这些，都是动植物检验检疫明令禁止携带入境的。当然这些规定，也是近几年才有的。

最初的CT检验主要用于飞机场、火车站、地铁站等场所，最近几年根据国家需求研制出了用于动植检的专用产品。

动植物检验检疫（简称“动植检”）工作主要目的就是防止外来国家或地区有害动植物资源的传人、传出，以保护本国、本地区动植物资源的安全。长期以来我国动植检工作主要通过检疫人员开箱查验、X光机扫描+人工判图、以及检疫犬现场检查相结合的综合查验手段对进出口货物、行包、邮件、快件等进行动植物检验。

可待检货物数量太多，X光机扫描图像质量差，图像重叠在一起太难分辨！

也就是说动植检查验工作的迫切需求：要查验速度快，图像清晰，能够自动识别违禁品，辐射足够小。

近年来年，清华大学联合同方威视，为动植检工作量身打造了一套新型武器——双能CT动植物检验检疫智能查验系统。该系统的作用通俗的讲就是要给出入境的行包/快邮做全身CT，无需开箱，就能快速精准的查验各类箱包中的物品，迅速识别藏匿或夹带其中的违禁品。在这个系统面前，动植检工作中的上述难题全部迎刃而解。

金鑫所带领的项目团队首次提出了大螺距多排螺旋CT用于行包检查的新成像方法，率先实现了大层厚、快速连续扫描的核心技术，查验速度可以达到1800件/小时，是X光机查验速度的6倍！

针对X光机图像质量差，各种遮挡重叠，难以识别的难题，项目团队首次提出基于多元特征模型的三维分割算法，有效解决了特征混叠对分割的影响，实现了对动植物检疫物对象类别的三维自动分割。

MSNet_维数据卷积神经网络智能识别方法，有效解决了传统方法对动植物无法有效识别的难题，极大地提高了动植物检疫查验的准确性。

护国门筑利器

2016年9月1日，首套双能CT动植物检疫智能查验系统正式在上海空港口岸投入使用。从9月1日设备投入使用到10月14日，上海检验检疫局共对7301批入境快件利用专用CT进行了精准查验。查验的货量从最初的日均66批次，猛增至日均130批次，环比增长97%，并先后截获了动物源性饲料、冻干肉、违法夹带动植物产品等货物。每批货物的查验时间由原来的1-2小时缩短至5分钟。

随后，双能CT动植物检疫智能查验系统迅速在全国范围内投入使用，目前已覆盖我国23个省市，还成功进入澳大利亚、荷兰等5个海外国家市场。2017年2月13、20日，重庆机场局利用专用CT机分别截获了非法寄递入境的“验胎灵”。2017年5月23日，长沙出入境检验检疫局邮检办事处利用专用CT机从一个来自法国的入境邮件中截获活体蚂蚁792只及蚁卵百余粒，经鉴定为工匠收获蚁。这是湖南口岸首次截获大批量活体蚂蚁，也是近年来全国口岸单次截获活体蚂蚁数量最多的一起案例。2017年8月3日，央视新闻频道再次报道浙江局杭州邮办利用专用CT机从德国、日本等过邮寄进境的邮包中连续截获非法入境的高风险菌种。201 7年8月14日，厦门局利用专用CT机截获装在方便面桶内的4条活体毒蛇，经鉴定为马来西亚黄环林蛇。2017年8月31日，河南局邮检办利用专用CT在一个来自马来西亚的挂号邮件截获4只大型甲虫和20只蚂蚁，其中3只甲虫为标本，另外1只甲虫和蚂蚁均已死亡，经鉴定分别为南洋大兜虫和巨人恐蚁……

随着双能CT动植物检疫智能查验系统效能的不断显现，国家质检总局对该系统在动植物检验检疫中发挥的重要作用给予了充分肯定，并明确[JX6]提出，要在全面推行“检疫官一一查验CT机——检疫犬”的QCD综合查验体系，为重点口岸旅检和邮检查验现场配置到位一批查验CT机等高科技执法设备。此外，《全国动植物保护能力提升工程建设规划》（2017-2025年）中也做出了相应规划，要在“十三五”期间，重点完成150个旅检口岸智能查验设备的配套。

正所谓魔高一尺道高一丈，边境、口岸是国家安全的第一道防护线，一直以来，一些不法分子绞尽了脑汁想出各种办法偷偷运输毒品、黄金等违禁品，有藏在人体内的，有装进钢管里的……

双能CT智慧查验系统就是他们的克星、天敌。有了该系统的火眼金睛，以后，所有的违禁品都将无处藏身，杜绝入境。

链接：

金鑫，1984年生，博士毕业于清华大学，2013年进入海淀园同方威视技术股份有限公司企业博士后工作分站（与清华大学联合培养），出站后留站工作，现任人工智能研发中心基础研发部部长，主要从事安检CT重建理论研究和系统研发工作。在站期间共发表学术论文7篇，其中SCI收录4篇，EI收录3篇，核心期刊封面文章1篇，申请国内发明专利15件、实用新型专利5件，申请国外发明专利20余件。承担科技部重点研发专项1项（子课题负责人），总项目经费2000余万元。获中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上项目一等资助，获评北京市青年骨干人才。2018先后获得年北京市发明专利一等奖，北京市科学技术一等奖。