“兆易创新杯”第十八届中国研究生电子设计竞赛总决赛近日在东莞松山湖东莞理工学院顺利落下帷幕，由天线与微波重点实验室王新怀教授指导，朱江灿、崔鑫和张西凯组成的参赛队伍“列文虎克队”在技术类赛道和TI企业命题专项赛中获两项国家一等奖，获奖项目为“穿透式雷达成像及目标识别系统”。同时，王新怀教授被评为中国研究生电子设计竞赛优秀指导教师，这是我室首次在中国研究生电子设计竞赛中取得“双国一”的好成绩。

图1 我室全国一等奖参赛队伍合影

图2 中国研电赛TI技术赛道总决赛全国一等奖获奖证书

据悉，中国研究生电子设计竞赛由中国电子学会、清华大学、华为于1996年共同发起，至今已成功举办十八届，竞赛以含金量高、学科交叉广泛、综合素质要求高、紧密围绕产业需求为特色，旨在搭建电子信息领域企业与高校连接的高价值产教融合桥梁，有效促进我国电子信息领域创新人才的培养。本届研究生电子设计竞赛吸引了来自全国333所优秀电子信息类研究生培养高校及科研院所的积极参与。竞赛共收到参赛作品6289件，参赛规模再创新高。历时近两个月的激烈角逐，经过八大赛区区域初赛、复赛的层层选拔，共524个参赛队伍进入决赛，汇聚东莞理工学院现场进行系统展示。近日“兆易创新杯”第十八届中国研究生电子设计竞赛总决赛在广东东莞拉开帷幕。

我团队成员在全国总决赛作品演示与现场答辩环节中思路清晰、沉着冷静、对答如流，向评委专家展示了西电学子的良好风貌以及作品的优良性能。

图3 答辩现场

最终，经过激烈角逐，来自西安电子科技大学的“列文虎克队”在技术类竞赛与TI企业命题两大赛道脱颖而出，获得两项国家一等奖。

“穿透式雷达成像及目标识别系统”项目简介：

毫米波雷达合成孔径成像技术作为前沿技术，在人体安检、金属探测、无损检测和自动驾驶等领域均有着重要的研究意义和很高的应用价值。MIMO近场毫米波成像的三大难点在于MIMO阵列设计与优化、MIMO成像算法以及MIMO阵列误差校准，依托天线与微波重点实验室，共同攻克这些难点。

在此次竞赛中，团队基于毫米波合成孔径雷达、图像重建算法和语义分割算法等关键技术，设计了一款高性能、智能化、可定制的智能毫米波雷达成像系统，为用户提供精准的探测成像技术及解决方案。在成像时能够穿透烟雾、纺织品和塑料等非金属物质，对隐蔽物体进行扫描，实现高精度成像，同时对微波图像中的物体进行检测、识别和标记，辅助人工判别，提高识别准确度，有效减轻安保人员的工作量。依托该项目，授权国家发明专利2项，并发表A类顶级国际会议论文1篇。

图4 系统与效果展示

王新怀教授团队将该项成果与浙江大学韩劲松教授团队、香港理工大学郑元庆教授在毫米波雷达成像及安全识别方面深度合作，基于毫米波雷达成像技术提出一种新颖的基于毫米波的人脸识别系统-mmFace，该系统利用毫米波信号捕获人脸面部材料特性和几何结构特性，以实现有效的人脸认证，如图6所示。由于毫米波信号的穿透性和对生物材料敏感的特征，mmFace有望在具有挑战性的场景中，例如光照条件恶劣甚至是黑暗环境，用户佩戴口罩以及遭受新型伪造攻击时，提供一种可信的认证手段，有力地补充和增强现有基于图像的人脸认证系统的可信性。

图5 mmFace的认证流程

该算法在SAR成像结果的基础上提取了人脸的面部曲率信息作为距离鲁棒的人脸结构特征。实验结果表明该算法在不同的环境和不同认证距离下都可以达到较好的认证成功率。最后，通过提取从人脸上反射回来的毫米波信号中的生物材料特性，mmFace实现了可靠的活性检测。此外，针对现有基于图像的人脸认证方法难以抵御伪造攻击的挑战， mmFace可以有效地区分真实人脸和伪造人脸（例如用金属、PLA、尼龙、树脂和硅胶等不同材质三维打印的面具），从而大大提高了人脸识别系统的安全性。为满足不同的应用场景需求，如图7所示，研究团队在不同配置的毫米波雷达部署 mmFace，其中包括自研更为先进的毫米波雷达（具有十二个发射天线和十六个接收天线，西电研发）。

图6 两种配置的毫米波雷达

通过对30位参与者进行的大量识别实验，表明mmFace的平均身份验证成功率超过95.9％，EER达到4.5，这意味着mmFace 是一个准确且鲁棒的人脸认证系统，可应用于访问控制和用户识别。更重要的是，结果表明 mmFace可以很好地支持戴口罩的用户且能够抵抗包括 3D 打印面具攻击在内的欺骗攻击。因此mmFace 在一些在具有挑战性的场景中有望补充和增强现有基于图像的人脸识别系统。

团队深挖毫米波通信与感知技术，聚焦可信生物特征应用中的安全痛点，开展跨模态生物特征获取与识别研究，研究工作“无线3D人脸重建生物识别”被移动计算领域国际顶级会议ACM MobiCom 2022接收并成功发表，突破了无线信号、图像、跨模态感知识别精度低距离近的瓶颈。MobiCom是ACM组织在通信网络领域的旗舰性会议，也是中国计算机学会推荐的A类国际会议。

论文信息：Mask Does Not Matter: Anti-Spoofing Face Authentication using mmWave without On-site Registration，Weiye Xu, Wenfan Song, Jianwei Liu, Yajie Liu, Xin Cui, Yuanqing Zheng, Jinsong Han, Xinhuai Wang, Kui Ren，The 28th Annual International Conference On Mobile Computing And Networking (MobiCom), 2022.

相关链接：https://icsr.zju.edu.cn/2022/1115/c70143a2678899/page.htm

通讯员：张西凯
编辑：李桦
审核：张严锋