站在安檢門下聽著蜂鳴報警聲響，工作人員手持安檢儀器掃遍全身，進入航站樓、高鐵站、地鐵站，這樣的安檢場景為大眾所熟知，北京經(jīng)開區(qū)科技創(chuàng)新技術(shù)正在為安檢場景帶來顛覆性變化。近日，記者走進北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心了解到，經(jīng)過3年多的創(chuàng)新研發(fā)，該中心已突破雷達成像、人工智能識別、安檢智慧平臺等領(lǐng)域的40多項關(guān)鍵技術(shù)，獲得了20多項發(fā)明專利，無感知、精準化、智能化的新型安檢裝置加速破繭而出，走向軌道交通、民航、企業(yè)內(nèi)保等領(lǐng)域應(yīng)用，破解高等級的安全防護難題。
太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心工作人員正在調(diào)試新型安檢儀。
無感安檢迭代探測器，明察秋毫一根針也不放過
當前在地鐵站、高鐵站、航站樓、大型活動現(xiàn)場等場所應(yīng)用的安檢設(shè)備，大多為電磁感應(yīng)安檢設(shè)備，僅能探測到被檢人員身上有無金屬物品，需要人員手持設(shè)備檢測并摸排確認是否攜帶危險品。安檢時間長、勞動強度大，且非金屬類危險品無法檢出。歐必翼集團作為國家高新技術(shù)企業(yè)，2017年在北京經(jīng)開區(qū)創(chuàng)立歐必翼太赫茲科技（北京）有限公司，用創(chuàng)新技術(shù)破解人體安檢難題。
2017年，在北京經(jīng)開區(qū)支持下歐必翼太赫茲科技公司牽頭設(shè)立了太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心，成為北京經(jīng)開區(qū)為支撐國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)而推進設(shè)立的一批技術(shù)創(chuàng)新中心之一。太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心設(shè)立當年就研發(fā)推出了被動式太赫茲人體安檢設(shè)備，其具有遠距離透視安檢功能，可以在3至8米的范圍內(nèi)，讓被安檢者在不知不覺中完成各種違禁品的自動掃描，管制刀具、粉劑、液體等各種違禁品即可被快速檢測出來，并給出報警提示。能夠讓各種違禁品大白于天下的關(guān)鍵，是應(yīng)用了太赫茲技術(shù)。太赫茲波是紅外和微波之間的一個波段，從100G到10T，能夠跟非常多的物質(zhì)分子相互作用，不同的物質(zhì)在跟太赫茲波起相互作用過程當中，都會產(chǎn)生獨特波譜和成像。
圍繞雷達成像、人工智能識別、安檢智慧平臺等三大技術(shù)領(lǐng)域，太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心三年多來突破了40多項關(guān)鍵技術(shù)，其中21項技術(shù)已獲得了發(fā)明專利。在被動式人體安檢設(shè)備方面，太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心研發(fā)出高帶寬、高頻率、低噪聲的太赫茲低噪放芯片，進一步縮小了人體安檢儀的探測器尺寸。“之前的探測器有電腦主機箱那么大，現(xiàn)在縮小到煙盒大小。”太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心研發(fā)技術(shù)負責人張殿坤在實驗室指著一大一小兩個探測器向記者介紹。
探測器體積縮小、生產(chǎn)成本降低，為大規(guī)模生產(chǎn)、更多場所應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。體積雖然縮小，性能卻進一步提升，在新型太赫茲人體安檢儀實際應(yīng)用中，能通過無感知方式，在尊重人體隱私的前提下，瞬間顯示出物品的形狀、大小及在人體位置等信息。如今升級版太赫茲人體安檢儀已經(jīng)推向多個公路檢查站、高鐵站、地鐵站、大型活動現(xiàn)場應(yīng)用。
航天雷達技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用把守，特殊工廠檢出率國際領(lǐng)先
實際上，民航、特殊工廠等領(lǐng)域的安檢等級遠遠高于軌道交通領(lǐng)域，槍械、刀具、易燃易爆等違禁品對民航客機乘客安全威脅更大，而礦產(chǎn)開采場所、銀行金庫、集成電路生產(chǎn)廠、手機配件生產(chǎn)廠等特殊工廠，不僅要嚴防攜帶違禁品人員進入，還要防控重點物品流出。安檢等級高也就意味著對安檢設(shè)備性能要求越高，以往靠傳統(tǒng)安檢設(shè)備加人工檢測，無法杜絕內(nèi)部勾結(jié)盜竊，存在一定風險。太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心將原本應(yīng)用在航天領(lǐng)域的合成孔徑雷達技術(shù)轉(zhuǎn)化，破解行業(yè)難題。
“雷達天線孔徑越大，分辨率越高、畫質(zhì)越清晰，然而天線過大不利于機載、星載，通過一定數(shù)量的小口徑天線排列組合運動，也能達到大口徑雷達天線的性能，這樣的合成孔徑雷達技術(shù)，也能應(yīng)用在安檢設(shè)備上。”張殿坤說，為了破解民航、特殊工廠領(lǐng)域的安檢難題，太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心經(jīng)過3年時間，突破了多重技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出了主動式毫米波人體安檢設(shè)備。
記者跟隨張殿坤來到太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心實驗室看到，試驗臺上擺放著一個長約兩米的毫米波收發(fā)陣列，正面密密麻麻排列著凸起的雷達天線，每個雷達天線口徑僅為8-9毫米，相當于鉛筆頭粗細。“最終的主動式安檢設(shè)備，需要這樣的部件拼裝成近千個天線合成的探測器，性能相當于50厘米口徑天線的雷達。”張殿坤介紹說，在應(yīng)用場景中，主動式安檢設(shè)備通過近千個雷達天線發(fā)射電磁波、接收反射波，處理分析反射波進行圖像三維重建，形成高分辨率的雷達圖像，再經(jīng)過深度學習，就能精準識別被檢人體是否攜帶違禁品，直徑2-3毫米的物品也逃不過“火眼金睛”。
用起來無感便捷，研發(fā)過程中卻突破了重重技術(shù)難關(guān)。相鄰的雷達天線同時收發(fā)電磁波時，會存在干擾，近千個雷達天線依次工作，效率又太低。太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心經(jīng)過近3年時間研發(fā)了“子帶掃描”技術(shù)，成為國際首創(chuàng)技術(shù)，并取得了發(fā)明專利。“所謂子帶掃描，就是探測器上第一個雷達天線開始從前往后掃描的同時，最后一個雷達天線從后往前掃描。”張殿坤介紹說，探測器雙收雙發(fā)的同時，后端的電子開關(guān)以納秒級速度切換，掃描檢測人體僅需兩秒鐘時間。與國際上同類產(chǎn)品相比，太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心開發(fā)推出的主動式安檢儀掃描速度最快，行業(yè)關(guān)鍵指標的檢出率也高達95%，遠遠高于國際同類產(chǎn)品的80%。
當前，太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心開發(fā)的主動式安檢儀已在民航領(lǐng)域應(yīng)用，手機生產(chǎn)廠、造幣廠也相繼與其洽談合作，將引進主動式安檢儀用于手機面板、錢幣等重要物品從廠區(qū)中流出，避免帶來的商業(yè)機密外泄及財產(chǎn)損失。
攻克智慧判圖核心技術(shù)，將推向醫(yī)院協(xié)助醫(yī)生高效診斷
隨著太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心不斷攻克技術(shù)難關(guān)，合成孔徑雷達技術(shù)正向更多領(lǐng)域探索應(yīng)用，X光成像的智慧判圖是太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心最早探索、成效最明顯的領(lǐng)域。
當前X光成像在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛， CT機、X光機、核磁共振等醫(yī)療器械均采用成像技術(shù)，每一張圖像都需要醫(yī)生判圖診斷，浪費了大量醫(yī)療人力資源，而基層醫(yī)院即便是擁有了高端CT機、X光機等醫(yī)療器械，沒有資深的醫(yī)生判圖診斷，也運轉(zhuǎn)不起來。用智能化技術(shù)協(xié)助醫(yī)生判圖診斷的智慧判圖，成為當前亟需解決的問題。
在太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心，一組研發(fā)人員正對照著雷達圖像進行樣本標注，完善著AI算法。“不同的檢測對象，高矮胖瘦體型不同，著裝不同，要檢測的目標物品不同，都是對智慧判圖系統(tǒng)的考驗，智慧判圖系統(tǒng)與人一樣，需要深度學習，積累大量的經(jīng)驗才能成長為‘資深醫(yī)生’。”張殿坤介紹說，太赫茲技術(shù)創(chuàng)新中心通過合成孔徑雷達技術(shù)，能夠讓智慧判圖系統(tǒng)看到成像圖片上肉眼達不到的細枝末節(jié)及變化，自主研發(fā)的“交錯感知無毛框神經(jīng)系統(tǒng)”賦予了智慧判圖系統(tǒng)深度學習的能力，正與知名醫(yī)院合作，將積累的診斷病歷資料導入，培養(yǎng)智慧判圖系統(tǒng)這個“資深醫(yī)生”。（記者：田艷軍）
