Smart Computational Imaging (SCI) Lab
智能计算成像实验室

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喜报!一金两银!我实验室在第八届 “互联网+”大赛中获佳绩

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发表时间:2022-11-24 13:26作者:孙菲来源:SCILab网址:http://www.scilaboratory.com

11月13日,第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛落下帷幕,受疫情影响大赛以线上形式举行。经过激烈角逐,我校共斩获金奖6项,其中主赛道金奖5项(全国第二,江苏省第一),红旅赛道金奖1项;并获得银奖6项,其中主赛道1项,国际项目5项;共获得铜奖12项,均为国际项目。


本届大赛中,我实验室从100支队伍中脱颖而出,获主赛道金奖1项,并以研究生创意组排名第一的优异成绩进入全国冠军争夺赛。这一成绩创造了我校互联网+比赛的历史,更创造了江苏省五年来的历史; 我实验室和南京理工大学首次联合推荐的国际项目获银奖2项,创最好成绩。


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快来认识一下获奖团队吧!


金奖项目:光影流转——亿像素红外智能计算成像的开拓者


1. 团队介绍


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团队成员:王博文、李晟、梁坤瑶、王敏祺、曹铭智、盛倩格、陈灿、李天琼、田超群

指导教师:左超

负责单位:电光学院


2. 产品介绍


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目前我国的夜视成像技术当前面临严峻的“卡脖子”问题,美、法等军事强国长期对我国实施核心器件和高性能产品的垄断和技术封锁。如何突破技术封锁?打造属于中国人的超高清红外夜视仪?团队成功解决视场与分辨率之间不可调和的矛盾,打造首台亿像素、多模态超分辨红外探测系统,突破技术封锁,本仪器全国产化研发,实现高分辨、高灵敏、大视场远距离成像探测。


3. 核心技术


亿像素红外远距离成像探测系统主要包含两大核心技术:

(1) 远距离、高分辨

基于孔径编码像素超分辨成像技术,突破奈奎斯特采样限制,有效解决图像像素化,将一个800×600的小面阵探测器重建得到一个3200×2400大面阵探测器的成像效果,分辨率提升3.67倍。探测距离提升三倍以上。


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(2) 多模态

基于物理模型强化学习的全彩色图像复原技术,通过跨模态深度学习,首次集红外、微光、边缘提取、彩色夜视与一体,真正使黑夜变成白天,实现多模态彩色夜视成像。


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4. 产品优势


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本仪器核心部件全国产化,实现了“全链路”自主可控,两大核心技术具有完全自主知识产权,成功突破国际垄断。本仪器首次将计算成像思想应用到夜视成像领域。提出基于孔径编码像素超分辨成像技术,在保证高灵敏度的同时,有效突破了奈奎斯特采样限制,使成像分辨率较传统成像系统提升3倍以上;并基于跨模态深度学习的全彩色图像复原技术,首次集红外、微光、边缘提取、彩色夜视与一体,最终打造出了全球首台多模态亿像素红外探测器。


银奖项目:CMonitor High-throughput lensless smart computational light microscope


1. 团队介绍


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团队成员:Yuan Xiulong, Li Bowen

指导教师:左超

负责单位:电光学院


2. 产品介绍


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活细胞培养过程中存在手动取样检测繁琐、成像视野小和细胞染色标记手段阻碍长时间观测等痛点问题。新一代活细胞培养监测仪CMonitor的出现,完全克服上述难题,无需染色、直接内置于培养箱中对活细胞样品进行大视场、高分辨定量相位成像,实现真正的长时程培养观测。


3.   核心技术


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CMonitor活细胞培养检测仪主要包含三大核心技术:1)大视场:基于无透镜的结构设计,CMonitor的成像视场高达29.85 mm2,是传统明场显微镜视场的百倍。2)高分辨:基于多波长照明扫描成像策略,可实现870 nm的像素超分辨率成像,单幅图像高达1亿像素。3)无标记:基于定量相位成像技术,可实现对活细胞样品进行长时程无标记动态观测,细胞结构清晰可见。


4. 产品优势


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CMonitor的“无透镜”设计,不仅极大地压缩了设备体积,可直接置于培养箱中记录细胞生长过程,还大幅降低了设备的硬件成本,具有很大的成本优势。CMonitor产品包括标准套件和定制化功能分析软件,可对细胞生长过程进行实时追踪记录,助力药物研发和细胞工程技术开发。目前,袁修龙团队正在和兰卡斯特大学、伦敦国王学院单细胞组学相关课题组进行试用合作,初期试用反馈较好。


银奖项目:Real3DFace——High-precision「Real 3D」Face Acquisition and Recognition System


1. 团队介绍


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团队成员:Jin Yuhao, Li Fanyuan

指导教师:左超

负责单位:电光学院


2.    产品介绍


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人脸识别技术因其具有非强制性、非接触性、并发性和直观可靠等优点,在金融认证、安防监控等领域应用广泛。但是现有二维、“伪三维”人脸识别技术因其原理固有缺陷,易受伪造攻击,目前仅应用于小额支付、移动认证等低安全级领域。“真三维”人脸识别基于高精度三维传感技术获得三维人脸数据,从根本上解决二维人脸识别的“光照、姿态和表情”难题,有效抵御各类欺骗攻击,被誉为是未来人脸识别的“终极出路”。然而,“真三维”人脸识别目前存在三大痛点:1.现有三维测量技术无法构建高精度人脸标准数据库;2.现有小型化识别终端无法捕获高精度三维人脸;3.现有三维人脸匹配算法无法实现稳定高效的身份验证。


针对以上痛点问题,本项目团队联合南洋理工大学设计了一套革命性的真三维人脸识别全栈解决方案——Real3DFace,该方案分为Real3DFace-A和Real3DFace-R子系统。Real3DFace-A是一款用于构建高精度三维人脸数据库的人脸采集系统,具有红外无感测量、高精度快速采集等优点;Real3DFace-R是一款微型化3D人脸识别终端,可实现高精度实时人脸采集与认证。


3.核心技术


Real3DFace团队为解决人脸识别行业痛点,提出了3项前所未有的核心技术:

(1)基于红外MEMS编码结构光与最优条纹序列的快速高精度三维人脸测量技术,仅需0.1秒即可实现全脸三维数据的快速高精度采集,且测量精度优于35μm,为构建高精度三维人脸数据库奠定基础。



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(2)基于红外VCSEL散斑投影与深度立体匹配的微型化实时三维人脸采集技术,实现了精度优于200μm,速度达45帧/秒的实时三维人脸采集,解决了微型化设备无法获取高精度三维数据的问题。


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(3)基于高精度三维全脸标准数据库与半全局人脸特征匹配的高准确度三维人脸识别技术,实现高准确度三维人脸识别,达到支付级安全性,人脸识别通过率>99.99%@FAR=0.03%。


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4.产品优势


Real3DFace-A:①无感知测量,940nm近红外MEMS结构光条纹投影技术。②高精度采集,人脸采集精度高达35μm,3D全脸数据的采集时间小于0.1秒。③高密度3D数据,三维点云数量大于100万,构建标准3D人脸数据库。


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Real3DFace-R:①微型化设备,基于VCSEL抖动散斑投影的移动终端设备。②高速3D采集,基于深度学习算法进行高效3D重建,运算时间小于22毫秒(45FPS)。③高精度识别,人脸扫描精度高达200μm,人脸识别大于99%。


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极致者可敬,创新者无畏!新时代,惟创新者进,惟创新者强,惟创新者胜!“互联网+”大赛已经成为中国大学生创新创业的一个品牌,其国际影响力无与伦比。这是我实验室自2019年以来,第三次获得“互联网+”金奖。在肩负着科学研究任务的同时,我们还承担着探索科技成果产业化探索的使命,经过多年努力,在科技成果转化和产业化方面取得了一些经验,并成功地完成了几十项成果的转化和产业化。今后,我实验室会继续坚持自己的特色,进一步深入贯彻国家和江苏省的决策和部署,立足地方和行业,发挥人才培养、科技创新和成果转化等方面的优势,不断提高科技创新能力,完善推动产学研合作创新的工作机制,为地方经济发展做出更大的贡献。