過境郵包一字碼開，通過傳送帶送進設備一端，很快便從設備另一端出來了。
其中的物品，通過掃描圖像比對，一目了然，無所遁形。
這是海關的過境貨物查驗。而整個過程，僅僅花了幾十秒鐘的時間。
由清華大學和同方威視技術股份有限公司共同研發(fā)的“雙能CT動植物檢疫智能查驗系統(tǒng)關鍵技術開發(fā)及應用”項目, 在“雙能X射線CT無損檢測技術”上，成功實現(xiàn)技術突破和成果轉(zhuǎn)化，獲得2018年度北京市科學技術獎一等獎。項目在國內(nèi)外首次提出使用CT方法進行動植物查驗這一重要技術路線，目前，已查獲多起非法夾帶的活體螞蟻、甲蟲、毒蛇、植物盆景等動植物違禁品，在生態(tài)環(huán)境保護、嚴防外來物種入侵領域創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
更高效的“雙能CT”，改變動植物檢疫方式
“改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展、國際交流的日益頻繁，進出境旅客數(shù)量和國際郵件數(shù)量出現(xiàn)了快速的增長，隨之而來的外來動植物、疫病疫情的入侵形勢也日益嚴峻。”該項目負責人、同方威視董事長兼總裁陳志強講道，這給我們的安檢行業(yè)提出了越來越高的要求。
農(nóng)業(yè)部和國家質(zhì)檢總局發(fā)布的1712號公告中明確了禁止攜帶和郵寄入境的檢疫物，涉及動植物及其產(chǎn)品等16大類的近百萬種商品，動植物檢疫不僅在種類和數(shù)量上遠遠多于醫(yī)療診斷和爆炸物檢測，而且其形狀多樣，密度、原子序數(shù)等物理屬性和大部分食品、日用品非常接近，僅憑單一數(shù)值特征很難進行有效檢出。
更好的安檢體驗離不開對于圖像的真實還原。此前，動植物檢疫查驗的先進技術裝備僅為X射線透視安檢機。由于透視影像存在物體重疊，很大程度上干擾了判圖，難以有效識別，給快速、準確查驗帶來困難。雙能X射線CT無損檢測技術通過雙能材料分解和物質(zhì)分類算法獲得待檢測物品內(nèi)部的三維結構和成分信息，實現(xiàn)了從平面圖像到立體圖像的轉(zhuǎn)變。
在解決了物體重疊的問題之后，如何更加明晰地顯像?那就需要顏色的區(qū)分。“以往醫(yī)院里面都是黑白片子，而我們是通過加入了雙素，使得有機物和無機物能夠分別顯現(xiàn)出不同的顏色，肉眼一下子就能區(qū)分。因而具有很強的辨識度。”陳志強說。
在此基礎之上，“出入境檢疫”的應用場景更需要盡可能地“快”。“以上海虹橋郵件中心為例，其日均入境包裹數(shù)量達6萬多件，每小時查驗數(shù)量超過7500件。要在短時間內(nèi)快速完成大量包件的快速掃描，避免包件的滯留，這是工業(yè)、醫(yī)療等CT應用中所無法想象的。”陳志強告訴記者，團隊首次提出了大螺距多拍螺旋CT用于行包檢查的新成像方法，率先實現(xiàn)了大層厚、快速連續(xù)掃描的核心技術，有效提升了查驗通過率，通過硬件、軟件、算法的共同提升，實現(xiàn)了完全還原成三維圖像的快速化。
“該項目專用于動植物檢驗檢疫，在通用技術突破的基礎上，實現(xiàn)了專業(yè)化的突破。”陳志強說，考慮到動植物檢測對輻射劑量的敏感性，CT掃描需要有效控制掃描成像時的X射線劑量，照射劑量率水平遠低于醫(yī)療CT掃描，劑量率的降低將帶來信號噪聲的增加，給動植物查驗的準確性造成影響。他們提出了采用廣義Anscombe變換進行CT投影數(shù)據(jù)去噪的方法。此外，還創(chuàng)造性地開辟了小窗口式的檢驗，只集中在查驗人員感興趣的一段，從而使得動植物檢測查驗效果更好、效率更高。
面向市場需求,加快成果轉(zhuǎn)化
雙能CT動植物檢疫智能查驗系統(tǒng)關鍵技術開發(fā)及應用從首次提出，到成熟應用，花了近20年的時間。在此過程中，同方威視依托清華大學在核技術、高能加速器、輻射成像、計算機科學和信息技術等眾多領域的頂尖人才，開展聯(lián)合研發(fā)探索，實現(xiàn)了高校科研力量與市場需求的緊密對接。
上世紀90年代，陳志強就成功研制了一系列具有自主知識產(chǎn)權的高科技成果，并形成了“帶土移植，回報苗圃”的科技成果轉(zhuǎn)化思路。同時，項目團隊在開拓海外市場的過程中發(fā)現(xiàn)，用戶除了會買標準產(chǎn)品之外，還總是會帶有一些特殊的需求，希望某些地方能夠改進，這促使同方威視在產(chǎn)學研用合作中探索形成了“定制化”生產(chǎn)模式。定制化就是量體裁衣，把過去科研做完之后再做成果轉(zhuǎn)化、再做產(chǎn)業(yè)化，這樣的“三段式”直接變成“兩段式”，科研直接產(chǎn)業(yè)化，形成了成果轉(zhuǎn)化的新局面。通過自身的市場體系、技術體系、生產(chǎn)體系和工程體系的全鏈條服務，被動變主動，贏得了市場，節(jié)約了資金，節(jié)約了時間。
2004年，項目團隊開始進行CT基礎技術的研究。2005年，在世界上首次提出了采用雙能DR+CT成像技術對液體進行快速無損檢查的方法，并成功地推出了世界第一套X射線CT液體安全檢查系統(tǒng);隨后，結合世界安全形勢的需求，繼續(xù)探索把醫(yī)療領域的CT技術引入到行李/物品安全檢查的可能性，創(chuàng)新性地提出了大間距多排探測器螺旋掃描方式，研發(fā)出了第一代CT型行李/物品安全檢查系統(tǒng)，并持續(xù)進行產(chǎn)品的功能完善和升級換代。
“第一臺設備是2012年正式投入應用的。”陳志強告訴記者，2012年，XT2080 CT型行李/物品安全檢查系統(tǒng)順利通過了歐盟ECAC爆炸物認證最高級別標準三的嚴格測試，這使得同方威視成為目前世界上僅有的擁有這一最高級別認證的四家企業(yè)之一。在獲得了中國民航、歐盟ECAC認證后不久，威視CT類產(chǎn)品便成功在國內(nèi)及海外市場上實現(xiàn)了銷售突破。
2013年，我國物流急速發(fā)展，項目團隊加快了研發(fā)的步伐，用了大概兩年的時間，完成了安檢CT產(chǎn)品的系列化，讓雙能CT系統(tǒng)，實現(xiàn)了從小通道到大通道，從慢速的0.2米/秒到0.5米/秒，適合于不同行業(yè)領域、不同應用場景的需求。
向世界提供源源不斷的創(chuàng)新經(jīng)驗
全球動植物檢疫CT零的突破，使我國成為全球唯一掌握動植物CT檢疫技術的國家。先后在國內(nèi)23個重點口岸投入使用，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟和社會效益。
“本項目在國外市場取得了重大突破，源源不斷地向世界提供著高科技產(chǎn)品和先進的創(chuàng)新經(jīng)驗。”同方威視高級副總裁苗齊田非常自豪。他講到，作為世界性創(chuàng)新技術，目前該系統(tǒng)已在哈薩克斯坦等“一帶一路”沿線國家推廣應用，同時也成功進入荷蘭、挪威、澳大利亞等發(fā)達國家市場。在今年的“一帶一路”國際合作高峰論壇上，作為企業(yè)代表，同方威視參加了企業(yè)家大會和貿(mào)易暢通分論壇。為配合“一帶一路”布局，其計劃與重慶渝新歐集團合作，積極參與“關鐵通”項目，參與“中歐班列”及“陸海貿(mào)易新通道”的建設，助力打造國際物流樞紐和內(nèi)陸開放高地。
截至目前，該雙能CT研發(fā)項目共獲授權國內(nèi)外發(fā)明專利172項，核心技術已成功實現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化，成為具有自主知識產(chǎn)權的原創(chuàng)性高科技產(chǎn)品。“雙能X射線CT無損檢測技術通過雙能材料分解和物質(zhì)分類算法獲得待檢測物品內(nèi)部的三維結構和成分信息，在醫(yī)療臨床診斷、工業(yè)無損檢測和反恐安檢等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。”陳志強說。
如今研究團隊更是勇敢進入“技術無人區(qū)”，研制出“人無我有”的單一來源獨家供貨，具有自主知識產(chǎn)權和定價權的高科技產(chǎn)品。最新研制出的無滑環(huán)靜態(tài)CT和航空集裝箱CT就是典型的在技術上遙遙領先歐美的新產(chǎn)品;在航空集裝箱CT的研制上大膽創(chuàng)新，顛覆了傳統(tǒng)CT的概念，獲取了CT掃描的完備數(shù)據(jù)。目前，這兩款技術領先的高科技產(chǎn)品即將進入批量裝備階段。
“接下來，除了更新現(xiàn)有軟件和算法，并進行硬件創(chuàng)新之外，我們還將有AI人工智能的接入、機器操作、電子檢疫犬等，積極擁抱新技術。”苗齊田說，無滑環(huán)、超大型、移動港、無人化，是他們面向未來，更新升級安檢行業(yè)的重要著力點。
