《双能CT动植物检疫智能查验系统关键技术开发及应用》

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近些年来中国的进出口贸易持续保持着快速增长,2017年全国年进出口交易总规模达到34万亿元,接近2010年的2倍。国际贸易的繁荣在带动国民经济增长的同时,也增大了外来动植物、疫病入境的可能,特别是随着海淘等新兴购物方式的出现,进一步带动了动植物商品在数量和种类上的大幅增长,对国境检疫查验带来前所未有的挑战。外来物种和疫病疫情的入侵将对中国生态环境及居民健康造成巨大危害,如何有效的实施动植物查验是国境检疫亟待解决的重要问题。

长期以来,出入境检疫使用透视X射线机进行查验,由于透视图像存在物体重叠,给快速准确检测带来明显障碍。该项目在国内外首次提出使用CT方法进行动植物查验这一创新性构思,先后攻克CT用于检疫所遇到的扫描速度慢、图像噪声大、识别困难等理论和技术难题,研制成功全球首套CT型动植物查验先进技术装备,开创了CT动植物检测这一全新的应用和产业领域。

1、创造性地将X射线成像物理、双能CT重建方法及人工智能技术相结合,发明出国际首个CT动植物检测系统,在检测效率、查验范围、识别准确率等关键性能指标上都处于国际领先水平。首次提出基于能谱检测的双能重建理论,实现对动植物物理特性的准确获取;提出一种大螺距螺旋CT快速扫描模式,有效解决CT通过率低下的应用瓶颈;设计了一种交错排布的双能探测器结构,实现了图像空间分辨的进一步提升。

2、针对动植物检疫剂量低、噪声大的问题,提出了低剂量CT成像方法。首次基于结构相似原理实现1/3扫描剂量下的高信噪比CT重建;发明了一种反卷积余辉校正技术,有效解决探测器余辉带来的图像伪影;首次推导了三正交视角进行金属伪影校正的方法,显著减少传统双视角金属标记法的定位误差。

3、发明了一种基于物理属性和深度神经网络的CT智能识别技术,实现了三维图像的动植物品类的快速准确检出。提出一种基于物理属性的三维增强显示方法,实现动植物在CT图像上的有效辨识。

该项目共发表学术论文86篇,其中SCI45篇,EI72篇,他引295次,授权国内外发明专利172项,先后获第九届国际发明展览会金奖和第十九届中国专利优秀奖。上述核心技术已成功实现科技成果转化,成为具有自主知识产权的原创性高科技产品。自2015年以来,所研制的双能CT动植物查验系统已在国内23个重点口岸及澳大利亚、荷兰等5个国家投入使用,累计销售额超过3亿元,在防止外来物种、疫病入侵方面展现了出色的效果,创造了巨大的社会和经济效益。

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