章毓晉

清華大學(xué)電子工程系，北京 100084

0 引 言

圖像工程是一個(gè)逐步得到關(guān)注的綜合學(xué)科，它系統(tǒng)地對(duì)各種圖像理論進(jìn)行研究，對(duì)各種圖像技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并對(duì)各種圖像設(shè)備進(jìn)行研制和使用(Zhang,1996a)。從它的覆蓋領(lǐng)域來(lái)看，主要可分成緊密聯(lián)系又有區(qū)別的3個(gè)層次：圖像處理、圖像分析和圖像理解(章毓晉,1996b,c)。近年來(lái)，圖像工程的研究?jī)?nèi)容越來(lái)越深入，與越來(lái)越多學(xué)科的研究相結(jié)合，并得到越來(lái)越多數(shù)學(xué)、物理、心理和生理等基礎(chǔ)學(xué)科的新理論以及電子、計(jì)算機(jī)等專業(yè)學(xué)科新技術(shù)的支持。圖像工程技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展，已經(jīng)非常廣泛，涉及通信、廣播、網(wǎng)絡(luò)、教育、生物、醫(yī)學(xué)、遙感、測(cè)繪、軍事、公安、交通、航天、工業(yè)自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域。

從1996年到2021年，筆者已連續(xù)撰寫(xiě)了27篇(其中前兩篇為同年發(fā)表在接續(xù)的兩期上)統(tǒng)計(jì)圖像工程研究應(yīng)用文獻(xiàn)的綜述性文章(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)，每篇綜述性文章上涉及的文獻(xiàn)均發(fā)表在前一年國(guó)內(nèi)的15種中國(guó)圖像工程重要期刊(章毓晉,1999)上?；趯?duì)它們內(nèi)容的分類和統(tǒng)計(jì)，構(gòu)成了一個(gè)已連續(xù)20多年的中國(guó)圖像工程的年度文獻(xiàn)綜述系列(章毓晉,2021b)。

本文是關(guān)于中國(guó)圖像工程的年度文獻(xiàn)綜述系列之二十七。本文從2021年刊載在國(guó)內(nèi)15種中國(guó)圖像工程重要期刊上的2 958篇中文文獻(xiàn)中，選出了833篇有關(guān)圖像工程的文獻(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行了專業(yè)分類和統(tǒng)計(jì)(包括文獻(xiàn)選取情況、期刊刊登情況和各個(gè)類別數(shù)量情況)，還結(jié)合分類和統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)2021年我國(guó)圖像工程發(fā)展的熱點(diǎn)和所展現(xiàn)的趨勢(shì)進(jìn)行了分析和討論。

1 綜述目的

該綜述系列的目的在此綜述系列文獻(xiàn)第1篇中(章毓晉,1996b)就有闡述。當(dāng)2006年該系列文獻(xiàn)綜述進(jìn)入第2個(gè)10年時(shí)(章毓晉,2006a)，曾對(duì)該文獻(xiàn)綜述原先的3個(gè)主要目的(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005)進(jìn)行了新的討論。下面概述這3個(gè)主要目的和討論的結(jié)果：

1)概括我國(guó)圖像工程發(fā)展現(xiàn)狀。眾所周知，期刊是一類獨(dú)具特色的信息載體。由于一門(mén)學(xué)科的重要期刊一般均刊載大量相關(guān)學(xué)科的信息，且水平較高，能夠反映該學(xué)科的最新研究成果、進(jìn)展以及前沿動(dòng)態(tài)(林被甸和張其蘇,1996)，因此通過(guò)對(duì)有關(guān)圖像工程重要期刊上刊載文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析，不僅可以幫助人們了解中國(guó)圖像工程研究和應(yīng)用的總體情況，還能為制定相關(guān)學(xué)科發(fā)展方向和研究策略提供科學(xué)的依據(jù)。

經(jīng)過(guò)四分之一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，應(yīng)該說(shuō)這個(gè)基本目的仍沒(méi)有改變。事實(shí)上，近年來(lái)科技界對(duì)期刊的關(guān)注和重視更加強(qiáng)了，期刊文獻(xiàn)對(duì)圖像工程研究和應(yīng)用的牽引指導(dǎo)作用也更大了。同時(shí)由于本綜述系列對(duì)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)的分析判斷與實(shí)際情況相吻合(章毓晉,2002b,2021b)，且也在多年實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，所以本文獻(xiàn)綜述系列的這個(gè)目的已經(jīng)達(dá)到，而且會(huì)繼續(xù)起到它的作用。

2)便利從事圖像工程研究和圖像技術(shù)應(yīng)用的人員查閱有關(guān)文獻(xiàn)。一門(mén)學(xué)科的重要期刊一般是受到該專業(yè)讀者特別關(guān)注的期刊(林被甸和張其蘇,1996)。作為一門(mén)比較新興的交叉學(xué)科，圖像工程具有內(nèi)容新、覆蓋領(lǐng)域面大、有關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容涉及方向多、文獻(xiàn)的分布也比較廣的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)重要期刊上有關(guān)文獻(xiàn)的歸納分類，可以方便研究應(yīng)用人員進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，定期掌握專業(yè)動(dòng)向，以達(dá)到共同發(fā)展我國(guó)圖像工程事業(yè)的目的。

現(xiàn)在，本文獻(xiàn)綜述系列已進(jìn)入第27個(gè)年頭。隨著近年網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，近年許多研究人員常借助關(guān)鍵詞等上網(wǎng)來(lái)搜索相關(guān)文獻(xiàn)，而不再有規(guī)律地翻閱相應(yīng)的期刊了。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，該系列幫助人們選擇期刊的目的有一定的變化。然而需要指出，該綜述系列所提供的并不只是文獻(xiàn)的簡(jiǎn)單羅列，而是包含了由專業(yè)人員通過(guò)閱讀文獻(xiàn)而給出的文獻(xiàn)分類排列結(jié)果，所以從中查詢文獻(xiàn)要比僅用關(guān)鍵詞上網(wǎng)進(jìn)行搜索準(zhǔn)確可靠。特別要指出的是，由于不同領(lǐng)域和專業(yè)背景的作者各有一些常用的術(shù)語(yǔ)和慣用的表述方式，使得許多技術(shù)內(nèi)容相近的文獻(xiàn)不能僅靠幾個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)全面準(zhǔn)確地搜索到，而使用同一個(gè)關(guān)鍵詞搜索到的文獻(xiàn)在內(nèi)容上也常有很大的離散性。對(duì)網(wǎng)上海量文獻(xiàn)，如不進(jìn)行專業(yè)的歸納分析，也會(huì)使人不知所從。因此對(duì)希望定期掌握專業(yè)動(dòng)向的人員來(lái)說(shuō)，該綜述系列所提供的統(tǒng)計(jì)信息在查閱文獻(xiàn)特別是了解趨勢(shì)時(shí)仍然有用且可靠。

3)提供期刊編者和文獻(xiàn)作者有用的參考信息。由于對(duì)期刊文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可反映出當(dāng)前有關(guān)該學(xué)科信息在各期刊中的分布狀況(林被甸和張其蘇,1996)，因此對(duì)期刊的編者來(lái)說(shuō)，通過(guò)結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)原理和方法的分析(章毓晉和李睿,2000b；章毓晉和胡峰,2006)，可進(jìn)一步了解學(xué)科的進(jìn)展變化和期刊的現(xiàn)狀情況，并從中確定期刊應(yīng)有的學(xué)術(shù)地位、作用和發(fā)展策略；對(duì)文獻(xiàn)的作者來(lái)說(shuō)，由于發(fā)表科研文獻(xiàn)的主要目的是宣傳研究成果，促進(jìn)技術(shù)交流，因此需要關(guān)注期刊的學(xué)術(shù)權(quán)威性和領(lǐng)域重點(diǎn)，而本綜述系列工作正好可對(duì)投稿起到參考和導(dǎo)向作用。需要指出，該綜述系列的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較客觀的，因?yàn)槲墨I(xiàn)的分類有一定的客觀標(biāo)準(zhǔn)，而大數(shù)量的統(tǒng)計(jì)也不易受主觀因素的影響。

上述參考信息主要是向兩方面的人員提供的。從期刊編者的角度來(lái)說(shuō)，雖然文獻(xiàn)內(nèi)容有了新的傳播方式，本綜述系列在幫助確定期刊的學(xué)術(shù)定位、讀者對(duì)象和拓展領(lǐng)域方面都保持了原來(lái)的作用；但從文獻(xiàn)作者的角度來(lái)說(shuō)，由于期刊全文上網(wǎng)和讀者查閱期刊文獻(xiàn)方式的變化，導(dǎo)致讀者在查閱文獻(xiàn)時(shí)并不一定首先注意到期刊的學(xué)術(shù)權(quán)威性和覆蓋的專業(yè)領(lǐng)域，而作者在投稿時(shí)也會(huì)受到實(shí)際中各種不同因素的影響。不過(guò)從深一些的層次思考這個(gè)問(wèn)題，需要注意到期刊文獻(xiàn)總是由同行或相近專業(yè)人員評(píng)審后才得以發(fā)表的。由于歷史的原因和期刊的性質(zhì)，各期刊的審稿人還保持了許多不同的專業(yè)特點(diǎn)，或者說(shuō)他們的研究領(lǐng)域還是有所側(cè)重的。如果投稿者考慮到上述情況，選擇恰當(dāng)?shù)钠诳?，就有望使稿件得到密切相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业脑u(píng)審，反饋的信息將會(huì)更有意義。另外，該工作對(duì)揭示我國(guó)圖像工程科技人員的水平、現(xiàn)狀和變化的研究也打下了很好的基礎(chǔ)(章毓晉和李睿,2001c)。

2 期刊選取

圖像工程涉及范圍廣泛，研究發(fā)展迅速，相關(guān)期刊比較多，文獻(xiàn)分布也比較廣。不過(guò)，考慮到綜述系列的特殊性，本綜述系列對(duì)期刊選取的原則基本保持了一致性(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)，最初的主要考慮是：

1)讀者較廣，均為發(fā)行比較廣泛的國(guó)內(nèi)中文一次文獻(xiàn)期刊；

2)水平較高，主要為國(guó)內(nèi)一級(jí)學(xué)會(huì)的會(huì)刊，其余也是相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域中重要的二級(jí)學(xué)會(huì)會(huì)刊；

3)信息較多，指期刊內(nèi)有關(guān)圖像工程的文獻(xiàn)比較集中，一般平均每期多在兩篇以上。

根據(jù)上述原則選出并認(rèn)定的15種期刊已被稱為中國(guó)圖像工程重要期刊(章毓晉,1999)。本綜述系列從開(kāi)始以來(lái)也一直選取這些期刊作為文獻(xiàn)源(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)。雖然近年來(lái)隨著圖像工程的迅速發(fā)展，相關(guān)的新期刊時(shí)有出現(xiàn)，而且一些原來(lái)側(cè)重于其他研究領(lǐng)域和專業(yè)方向的期刊上也開(kāi)始刊登了不少有關(guān)圖像工程的文獻(xiàn)，但是考慮到本綜述系列的連續(xù)性和統(tǒng)計(jì)的一致性，以及這些中國(guó)圖像工程重要期刊本身的發(fā)展情況，本文2021年所選取的15種期刊仍然與歷年本綜述系列中選取的期刊(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)保持了一致。

與前些年相比，這15種期刊雖然是由多個(gè)不同單位(學(xué)會(huì)或機(jī)構(gòu))主辦的，但均基本保持了原來(lái)的覆蓋領(lǐng)域和出版風(fēng)格，這使得2021年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與綜述系列開(kāi)始以來(lái)各年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果有較大的可比較性和相關(guān)性。需要指出，從2009年開(kāi)始，所有這15種期刊都不僅有印刷版，而且其上全文文獻(xiàn)的電子版也基本都可以通過(guò)“中國(guó)知網(wǎng)(www.cnki.net)”或刊物(編輯部)主頁(yè)等獲得。對(duì)讀者來(lái)說(shuō)，文獻(xiàn)更容易獲取了，同時(shí)對(duì)獲取這些文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分類信息和了解其總體情況的需要也更迫切了。本綜述系列就是試圖提供這樣的信息和滿足這樣的需求。

3 文獻(xiàn)選取和分類

本文在從上述15種期刊中選取有關(guān)圖像工程的文獻(xiàn)時(shí)所使用的基本選取原則與本綜述系列前26年的原則(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003b,2004,2005,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)仍然保持一致，這些原則主要是：

1)以中文發(fā)表的(各刊上僅用英文撰寫(xiě)的文獻(xiàn)和直接從外文翻譯的譯文沒(méi)有考慮，同時(shí)有中英文兩種版本的僅考慮了中文版本)、主要報(bào)道國(guó)內(nèi)研究人員工作成果的文獻(xiàn)；

3)作為年度綜述，本文只選取了在2021年出版的期刊(未考慮增刊(章毓晉,1997))上發(fā)表的文獻(xiàn)。

圖像工程文獻(xiàn)涉及內(nèi)容多，覆蓋面廣，因此規(guī)范合理的文獻(xiàn)分類方案至關(guān)重要。本文仍采用了本綜述系列一貫的分類方案，即首先把所有文獻(xiàn)分成圖像處理、圖像分析、圖像理解、技術(shù)應(yīng)用和綜述評(píng)論5個(gè)大類；然后在每個(gè)大類中再根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容的主要研究方向、技術(shù)特點(diǎn)或應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步分成不同的小類(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003b,2004,2005,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)。具體對(duì)文獻(xiàn)的分類情況(名稱和主要內(nèi)容)和各類所用代號(hào)見(jiàn)表1。

20多年來(lái)，本綜述系列的大類沒(méi)有變化，仍保持了原有的框架和格局。不過(guò)，隨著技術(shù)的發(fā)展，小類的數(shù)量和內(nèi)容有一些演變。本綜述系列在第1個(gè)“五年”中均包含了18個(gè)小類(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000)，考慮到進(jìn)入新世紀(jì)后圖像工程研究出現(xiàn)的一些新熱點(diǎn)，所以從對(duì)2000年的綜述開(kāi)始，在繼承文獻(xiàn)分5個(gè)大類(由圖像工程的整體框架所確定)的格局基礎(chǔ)上，在圖像處理、圖像分析和圖像理解3個(gè)大類中每類各增加了1個(gè)小類(分別為A5，B5，C4)，所以本綜述系列第2個(gè)“五年”中均有21個(gè)小類(章毓晉,2001a,2002a,2003a,2004,2005)。從對(duì)2005年的綜述開(kāi)始，本綜述系列進(jìn)入第3個(gè)“五年”，結(jié)合圖像工程研究和應(yīng)用的進(jìn)展，在圖像處理和圖像理解兩個(gè)大類中每類各增加了1個(gè)小類(分別為A6，C5)，這樣，本綜述系列包括了23個(gè)小類(章毓晉,2006a)。近年來(lái)，圖像工程的研究有一些新的動(dòng)向和趨勢(shì)，但從它們的文獻(xiàn)數(shù)量上看，還沒(méi)有形成足夠集中和完全獨(dú)立的持續(xù)關(guān)注方向，所以雖然本綜述系列現(xiàn)已經(jīng)過(guò)了5個(gè)“五年”，但按照近年對(duì)圖像工程文獻(xiàn)內(nèi)容的分析(對(duì)2021年的分析見(jiàn)下)，絕大多數(shù)文獻(xiàn)仍可歸納在原有類別中，所以這些年沒(méi)有增加新的小類，仍然還是5個(gè)大類和23個(gè)小類(章毓晉,2006a,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)。需要指出，盡管這些年來(lái)各個(gè)小類的名稱基本未變，但考慮到技術(shù)的發(fā)展變化，對(duì)表2里所用名詞和寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)的文字內(nèi)容還是進(jìn)行了一些調(diào)整和充實(shí)。表2里名稱和內(nèi)容中各名詞的定義可參見(jiàn)章毓晉(2021c)。

4 文獻(xiàn)分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果和討論

根據(jù)上述的期刊選取和文獻(xiàn)分類原則，本文從2021年出版的15種期刊共154期上所發(fā)表的2 958篇文獻(xiàn)中，根據(jù)前述選取原則選出了內(nèi)容與圖像工程密切有關(guān)的833篇文獻(xiàn)。然后，根據(jù)如表1所列的文獻(xiàn)分類方案將這些文獻(xiàn)全部分到5個(gè)大類，并進(jìn)一步分到23個(gè)小類中。需要指出，雖然有些文獻(xiàn)的內(nèi)容可能與幾個(gè)小類均相關(guān)，但本文(根據(jù)本綜述系列的一貫方案)總是根據(jù)該文獻(xiàn)的主要研究?jī)?nèi)容或主要技術(shù)觀點(diǎn)而僅歸入一個(gè)小類(綜合不同大類的綜述文獻(xiàn)目前都?xì)w在E類中，且因文獻(xiàn)數(shù)量不多，只分了1個(gè)E1小類)。下面從粗到細(xì)分3種情況(3個(gè)層/級(jí)/檔)來(lái)介紹、分析和討論分類統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

表1 文獻(xiàn)分類表Table 1 Classification scheme for publications

4.1 27年圖像工程文獻(xiàn)選取和分類概況比較

表2給出從本綜述系列開(kāi)始以來(lái)共27年中對(duì)前述15個(gè)期刊所登載的文獻(xiàn)的數(shù)量(文獻(xiàn)總數(shù))、從中所選取的圖像工程文獻(xiàn)的數(shù)量(選取總數(shù))和選取率(選取總數(shù)除以文獻(xiàn)總數(shù))以及對(duì)所選文獻(xiàn)分5個(gè)大類統(tǒng)計(jì)得到的結(jié)果。其中，小計(jì)和平均都是對(duì)27年進(jìn)行的，5個(gè)分類欄中括號(hào)內(nèi)的百分率數(shù)據(jù)為該類文獻(xiàn)數(shù)量在(當(dāng)年)總選取文獻(xiàn)數(shù)量中所占的比例。

表2 最近27年圖像工程文獻(xiàn)選取和分類表Table 2 Selection and categorization of image engineering publications over the last 27 years

為了更容易和直觀地看出多年來(lái)的發(fā)展變化情況，圖1繪出了這27年來(lái)文獻(xiàn)選取的情況，即文獻(xiàn)總數(shù)、選取總數(shù)和選取率的曲線，其中橫軸指示年度，左邊縱軸指示文獻(xiàn)數(shù)量(文獻(xiàn)總數(shù)或選取總數(shù))，右邊縱軸指示文獻(xiàn)選取率。圖2繪出了近27年文獻(xiàn)分類中的圖像處理(image processing,IP)、圖像分析(image analysis,IA)、圖像理解(image understanding,IU)和技術(shù)應(yīng)用(technique application,TA)4類文獻(xiàn)數(shù)量的曲線(橫軸指示年度，縱軸指示其占選取文獻(xiàn)總數(shù)的百分率/%)。

圖1 最近27年圖像工程文獻(xiàn)選取曲線Fig.1 Selection curves for image engineering publications over the last 27 years

圖2 最近27年圖像工程文獻(xiàn)分類曲線Fig.2 Categorization curves for image engineering publications over the last 27 years

通過(guò)對(duì)表2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及圖1和圖2的數(shù)據(jù)曲線的分析可以看出：

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種調(diào)整可以促進(jìn)財(cái)務(wù)管理整體水平的提升，但短時(shí)間內(nèi)，這種財(cái)務(wù)管理上的變動(dòng)會(huì)在無(wú)形中提高財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)爆發(fā)的可能性。

1)2021年15個(gè)期刊的總出版期數(shù)與2020年相同，仍是154期。但2021年所統(tǒng)計(jì)到的文獻(xiàn)總數(shù)比2020年的文獻(xiàn)總數(shù)有增加。這里的主要原因是在2021年，有些期刊的版面空間有了較明顯的增加，而文獻(xiàn)平均長(zhǎng)度沒(méi)有明顯變化。

2)2021年統(tǒng)計(jì)的文獻(xiàn)總數(shù)有了增加，同時(shí)2021年選取的文獻(xiàn)總數(shù)也有了增加，不過(guò)選取率略有下降，但仍然是歷史第二高，也使得綜述系列的平均選取率繼續(xù)增加，并達(dá)到了歷史最高。從平均值來(lái)看，基本上這些期刊27年來(lái)發(fā)表的所有文獻(xiàn)中有1/4與圖像技術(shù)有關(guān)。這進(jìn)一步反映了圖像工程的研究是相關(guān)信息領(lǐng)域中得到持續(xù)關(guān)注的方向和熱點(diǎn)。

3)2021年圖像分析大類的文獻(xiàn)數(shù)量仍然在各個(gè)大類中排名第1，也在歷史上圖像分析大類各年的文獻(xiàn)數(shù)量中排第2，也在歷史上圖像分析大類在當(dāng)年各大類文獻(xiàn)數(shù)量的占比中居第2。還是如在對(duì)2017年的綜述(章毓晉,2018a)中所指出的，這是圖像工程的研究逐步由低層向高層發(fā)展的結(jié)果。

4)在2021年，技術(shù)應(yīng)用大類的文獻(xiàn)數(shù)量繼續(xù)超過(guò)圖像處理大類的文獻(xiàn)數(shù)量。這應(yīng)可以解讀為圖像工程的研究有了一定的成熟度，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用更多了(章毓晉,2021a)。

4.2 2021年各刊圖像工程文獻(xiàn)刊載情況

表3給出了對(duì)各刊2021年文獻(xiàn)的選取情況以及分5個(gè)大類統(tǒng)計(jì)的具體結(jié)果(刊名根據(jù)所給的縮寫(xiě)代號(hào)統(tǒng)一按拼音順序)。表3中，選取期數(shù)和文獻(xiàn)總數(shù)的含義一目了然；選取數(shù)量是指從各刊發(fā)表的文獻(xiàn)總數(shù)中選取的有關(guān)圖像工程的文獻(xiàn)數(shù)量；選取比例是指各刊所選取的圖像工程文獻(xiàn)數(shù)量與該刊發(fā)表的文獻(xiàn)總數(shù)量之比，體現(xiàn)了該刊中圖像工程文獻(xiàn)的集中程度；貢獻(xiàn)比例是指從該刊中選取的圖像工程文獻(xiàn)數(shù)量在所有15種期刊中選取的圖像工程文獻(xiàn)總數(shù)量里面所占的百分比，反映了該刊對(duì)綜述統(tǒng)計(jì)的相對(duì)貢獻(xiàn)(也在一定程度上體現(xiàn)了該刊對(duì)圖像工程研究、應(yīng)用和發(fā)展的貢獻(xiàn))。

表3中右側(cè)的分類欄中根據(jù)表1的文獻(xiàn)分類方案給出的5個(gè)大類分成了5列，分別給出了各期刊所選文獻(xiàn)分大類的數(shù)量情況。從中可以看出各期刊的主要覆蓋領(lǐng)域范圍和文獻(xiàn)內(nèi)容特點(diǎn)。從表3可以看出，大部分期刊均比較全面地覆蓋了圖像處理(IP)、圖像分析(IA)、圖像理解(IU)和技術(shù)應(yīng)用(TA)4個(gè)大類(綜述評(píng)論大類(E)文獻(xiàn)數(shù)量較少，故沒(méi)有在這里的分析中考慮)。有若干期刊的文獻(xiàn)內(nèi)容沒(méi)有完全覆蓋上述4個(gè)大類，在一定程度上反映了各刊的內(nèi)容側(cè)重和專業(yè)特點(diǎn)。這也可以從各刊在各個(gè)類別的相對(duì)數(shù)量看出。結(jié)合起來(lái)可以看出，不同刊物在內(nèi)容上有一些互補(bǔ)性，它們綜合起來(lái)提供了對(duì)圖像工程各個(gè)方向的完整覆蓋。

表3 15種期刊2021年圖像工程文獻(xiàn)選取分類一覽表Table 3 Summary of selected image engineering publications in 2021 over 15 journals

為更加直觀地進(jìn)行互相比較，圖3將各期刊在2021年的選取比例和貢獻(xiàn)比例分別以柱形圖顯示出來(lái)。根據(jù)表3和圖3的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以分析得到下面的結(jié)果：

1)各刊的選取比例給出了2021年這一年度內(nèi)對(duì)應(yīng)期刊所刊載的有關(guān)圖像工程文獻(xiàn)的相對(duì)頻度，在一定程度上反映了在該刊所覆蓋的專業(yè)范圍中圖像工程學(xué)科所占的比例，或者說(shuō)有關(guān)圖像工程文獻(xiàn)的集中程度。由圖3可見(jiàn)，《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》的選取比例繼續(xù)超過(guò)90%，穩(wěn)居所有期刊第1(事實(shí)上也是一直占據(jù)榜首)。這一事實(shí)表明，《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》確實(shí)是最專門(mén)的圖像工程期刊。接下來(lái)兩個(gè)在2021年選取比例較高的期刊依次分別是《模式識(shí)別與人工智能》和《中國(guó)體視學(xué)與圖像分析》，選取比例都超過(guò)了50%。它們都是比較專門(mén)的圖像工程刊物，值得相關(guān)讀者持續(xù)關(guān)注。事實(shí)上，一般期刊每期發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量均為兩位數(shù)(>10)，所以，選取比例超過(guò)20%的期刊平均每期都會(huì)有兩篇以上的相關(guān)文獻(xiàn)(參見(jiàn)期刊選取第3個(gè)考慮)

圖3 各刊2021年的圖像工程文獻(xiàn)選取比例和貢獻(xiàn)比例Fig.3 Selection ratio and contribution ratio of image engineering publications in 2021 over 15 journals

2)在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中，有7個(gè)指標(biāo)常用來(lái)對(duì)期刊進(jìn)行評(píng)價(jià)和衡量(丁學(xué)東,1993)。其中，期刊載文量是對(duì)科技期刊在科學(xué)活動(dòng)和文獻(xiàn)交流中所起作用及其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的第1個(gè)指標(biāo)。因?yàn)檫@里關(guān)心的是不同期刊之間的相互比較，所以考慮分析各期刊的相對(duì)有效載文量，將其稱為貢獻(xiàn)比例。各期刊的貢獻(xiàn)比例反映的是從該期刊所選取的圖像工程文獻(xiàn)數(shù)量在所有15種期刊所選取的圖像工程文獻(xiàn)總數(shù)量中所占的比例，這在一定程度上體現(xiàn)了該期刊對(duì)圖像工程發(fā)展所起的作用和所做的貢獻(xiàn)。從學(xué)科發(fā)展的意義上講，這個(gè)比例很值得重視。由表3可見(jiàn)，《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》的貢獻(xiàn)比例在2021年接近25%，仍與其創(chuàng)刊20多年以來(lái)一樣繼續(xù)在這些期刊中保持最高比例。這正如章毓晉和胡峰(2006)所指出，它說(shuō)明《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》在反映我國(guó)圖像工程領(lǐng)域研究的進(jìn)展、報(bào)道該領(lǐng)域科技的成果等方面都起到了重要的作用；并為從事圖像工程研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的人員提供了互相交流的最集中場(chǎng)所?？紤]到該期刊已是一個(gè)比較成熟的期刊(章毓晉和馬婧,2007)，其對(duì)中國(guó)圖像工程的重要意義是不言而喻的。接下來(lái)貢獻(xiàn)比例超過(guò)6.7%(≈1/15)的期刊依次有《電子與信息學(xué)報(bào)》、《電子測(cè)量和儀器學(xué)報(bào)》、《信號(hào)處理》、《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》和《模式識(shí)別與人工智能》。另外，正如前幾年就已指出的(章毓晉,2019)：各種圖像技術(shù)正越來(lái)越多地應(yīng)用到涉及許多工業(yè)、生活領(lǐng)域的測(cè)量設(shè)備和儀器儀表中，所以《電子測(cè)量和儀器學(xué)報(bào)》上的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量近年有了明顯增加。

3)根據(jù)文獻(xiàn)離散律(丁學(xué)東,1993)，有關(guān)某一學(xué)科的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)會(huì)大量地集中在為數(shù)不多的主要期刊上，而其余少量文獻(xiàn)則分散在較多的其他期刊上。從2021年的數(shù)據(jù)看，圖像工程學(xué)科文獻(xiàn)的分布也符合這個(gè)規(guī)律。由表3中各刊物的選取數(shù)量或貢獻(xiàn)比例可見(jiàn)，發(fā)表在相關(guān)文獻(xiàn)集中程度最高的5種期刊，即《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》、《電子與信息學(xué)報(bào)》、《電子測(cè)量和儀器學(xué)報(bào)》、《信號(hào)處理》和《模式識(shí)別與人工智能》上的圖像工程文獻(xiàn)數(shù)量占據(jù)總數(shù)的60%還多，約為另外10種期刊總和的1.5倍。

4.3 2021年所有圖像工程文獻(xiàn)詳細(xì)分類情況

科技論文的發(fā)表是科研人員研究成果的一種體現(xiàn)，大多數(shù)科研人員在同一年的研究工作(和撰寫(xiě)的科技論文)常常會(huì)集中在若干個(gè)研究方向上，所以各小類文獻(xiàn)的數(shù)量在一定程度上反映了不同科學(xué)領(lǐng)域中相關(guān)方向的研究所受到的關(guān)注程度和研究力量的投入情況，同時(shí)也對(duì)研究所取得的成果有一定的衡量評(píng)價(jià)作用。表4給出了對(duì)2021年所選圖像工程文獻(xiàn)進(jìn)一步按表1所列23個(gè)小類進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)的詳細(xì)結(jié)果。

為了更方便和直觀地看出各個(gè)小類文獻(xiàn)數(shù)量的相對(duì)排名分布情況，圖4以柱形圖的形式來(lái)展示表4中23個(gè)小類分類統(tǒng)計(jì)的小計(jì)結(jié)果。

通過(guò)對(duì)表4和圖4統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析并與綜述系列中前些年的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005,2006b,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)進(jìn)行比較可以看出：

圖4 2021年對(duì)23個(gè)小類進(jìn)行文獻(xiàn)分類的結(jié)果Fig.4 Classification results for selected publications in 23 classes for 2021

表4 2021年圖像工程文獻(xiàn)分23小類統(tǒng)計(jì)細(xì)表Table 4 Detailed classifications (23 classes)of selected image engineering publications in 2021

1)在2021年，圖像分析小類“B4：目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別”的文獻(xiàn)數(shù)量超過(guò)了120并排名第1(2020年排名第2)。該小類的文獻(xiàn)數(shù)量這些年來(lái)均排名在前2，可見(jiàn)該方向的研究得到關(guān)注的程度。根據(jù)該小類文獻(xiàn)的題目，可發(fā)現(xiàn)2021年出現(xiàn)最多的詞是“檢測(cè)”或“跟蹤”，其中題目中有“檢測(cè)”的為36篇，有“跟蹤”的為30篇。另外，僅從題目就能看出借助深度學(xué)習(xí)方法或利用各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有37篇。這些都延續(xù)了前3年該小類的特點(diǎn)。

2)在2021年，圖像分析小類“B1：圖像分割和邊緣檢測(cè)”的文獻(xiàn)數(shù)量排名第2，繼續(xù)維持在較高水平。相比直接根據(jù)對(duì)物體的中層屬性描述進(jìn)行的目標(biāo)檢測(cè)(劃在了小類“B4：目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別”中)，圖像分割常常更多利用偏底層的統(tǒng)計(jì)特征，且所采用的方法技術(shù)以及面向的對(duì)象更具廣泛性和一般性。由于成像條件的變化性和分割對(duì)象的多樣性等因素，所以盡管圖像分割已有約60年的歷史(Zhang,2015b)，它仍然是圖像分析中的一個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)。正如在綜述系列中已多次指出的，雖然對(duì)圖像分割的研究已取得了許多成果(章毓晉,2001b;Zhang,2006a,2018d)，但還有許多尚未解決和需要解決的問(wèn)題，且更廣泛的研究正在深入開(kāi)展(Zhang,2015b)。順便指出，圖像分割的原始定義強(qiáng)調(diào)兩個(gè)內(nèi)容：將圖像像素分類為區(qū)域，并提取所需區(qū)域。近年提出的全景分割概念包含兩個(gè)內(nèi)容(Kirillov等,2019)：為每個(gè)像素分配類標(biāo)簽(稱為語(yǔ)義分割)，檢測(cè)和提取每個(gè)對(duì)象實(shí)例(稱為實(shí)例分割)?？梢?jiàn)，語(yǔ)義分割基本對(duì)應(yīng)原始定義中將圖像像素分類為區(qū)域的部分，所以語(yǔ)義分割與圖像分割并不是同等的概念。事實(shí)上，在2021年的該小類文獻(xiàn)中僅有16篇在題目中用了“語(yǔ)義分割”一詞，但僅使用“分割”一詞的多達(dá)62篇。

3)在2021年，技術(shù)應(yīng)用小類“D5：遙感、雷達(dá)、聲吶、測(cè)繪等”的文獻(xiàn)數(shù)量排名降到第3(2020年排名第1)。不過(guò)，如果將與其密切相關(guān)的研究小類“C1：圖像匹配融合等”(其中多數(shù)文獻(xiàn)涉及不同模態(tài)圖像的融合及相關(guān)的配準(zhǔn)工作)結(jié)合考慮，它們?nèi)匀粯?gòu)成了一個(gè)聚焦了非常多圖像工程文獻(xiàn)數(shù)量的領(lǐng)域。

4)在2021年，文獻(xiàn)數(shù)量排名第4的是圖像分析小類“B5：人體生物特征提取和驗(yàn)證”，這與2019年和2020年的排名相同。其中，有關(guān)行人檢測(cè)和識(shí)別(包括再識(shí)別/重識(shí)別)的文獻(xiàn)數(shù)量，有關(guān)表情識(shí)別的文獻(xiàn)數(shù)量(國(guó)際上的一些相關(guān)工作可見(jiàn)Zhang(2011b))，以及有關(guān)人臉識(shí)別(一些基本原理和具體方法可見(jiàn)章毓晉(2009b)和Zhang(2015c))的文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較多，合計(jì)占該小類文獻(xiàn)數(shù)量的一半多。其余文獻(xiàn)主要涉及手勢(shì)識(shí)別、步態(tài)識(shí)別等。

5)在2021年，文獻(xiàn)數(shù)量排名第5的仍然是圖像處理小類“A3：圖像增強(qiáng)/恢復(fù)”。其中有關(guān)圖像恢復(fù)/復(fù)原(包括去模糊、去霧)的工作比較多，還有圖像增強(qiáng)(包括消噪聲)的工作也比較多。這些傳統(tǒng)的圖像處理工作一方面由于采用了新的技術(shù)而有了新意；另一方面也由于應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展帶來(lái)了新的需要解決的問(wèn)題。國(guó)際上有關(guān)圖像恢復(fù)的一個(gè)綜述可見(jiàn)Fayaz等人(2021)的論文。

另外，有一些小類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的變化情況也值得指出：

6)在圖像技術(shù)應(yīng)用大類中，小類“D6：其他技術(shù)應(yīng)用”的文獻(xiàn)數(shù)量又有增加，排名到了第6。圖像技術(shù)的應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)領(lǐng)域，許多新的應(yīng)用領(lǐng)域得到開(kāi)發(fā)，如智能交通、自動(dòng)駕駛等，但目前領(lǐng)域還不太集中。

7)在圖像技術(shù)應(yīng)用大類中，小類“D4：生物、醫(yī)學(xué)”的文獻(xiàn)數(shù)量與2020年基本持平。隨著人們對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生健康的不斷重視，可以預(yù)料這種情況將會(huì)持續(xù)下去。

8)在圖像處理大類下，小類“A1：圖像獲取”的文獻(xiàn)數(shù)量在2021年有較大增加(約50%)，仍然保持大類中第2的位置(所有小類中第7)。隨著更多成像設(shè)備和儀器的研制，成像模式和成像方法都越來(lái)越得到關(guān)注。

9)在圖像理解大類下，小類“C5：時(shí)空技術(shù)”的文獻(xiàn)數(shù)量也與2020年基本持平。雖然作為一個(gè)有望得到更多關(guān)注和更深入研究的新方向(章毓晉,2013b)，但該小類自從加入對(duì)2005年的綜述(章毓晉,2006b)以來(lái)，經(jīng)歷了多年的低位徘徊。這種情況一直到近3年才有了比較大的增加變化，這種趨勢(shì)正應(yīng)了Zhang(2018c)的預(yù)測(cè)。

10)在圖像理解大類下，小類“C4：基于內(nèi)容的圖像和視頻檢索”的文獻(xiàn)數(shù)量在這3年也都處于相對(duì)較高的水平增加。在這個(gè)方向上，雖然說(shuō)原來(lái)的典型研究?jī)?nèi)容(章毓晉,2003b)已基本成熟，但應(yīng)用實(shí)例還不太多。另外，在基于語(yǔ)義的圖像和視頻檢索研究與應(yīng)用方面仍然有很多工作要做(Zhang,2007b,2015d)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文是關(guān)于中國(guó)圖像工程的年度文獻(xiàn)綜述系列之二十七。文中先根據(jù)該綜述系列一貫的期刊選取方案以及文獻(xiàn)選取和分類原則，對(duì)2021年在中國(guó)圖像工程重要期刊上發(fā)表的833篇有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了選取、分類、統(tǒng)計(jì)、分析和討論。為更直觀地看出所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的變化情況，還將一些文獻(xiàn)選取數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)分大類和分小類數(shù)據(jù)，以及所選期刊文獻(xiàn)選取和貢獻(xiàn)比例繪成了圖表。從對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析以及與綜述系列以前相關(guān)數(shù)據(jù)(章毓晉,1996b,c,1997,1998,1999,2000,2001a,2002a,2003a,2004,2005,2006b,2007a,2008,2009a,2010,2011a,2012,2013a,2014,2015a,2016,2017a,2018a,2019,2020,2021a)的綜合比較可以看出，2021年圖像工程的研究和應(yīng)用在我國(guó)又有了許多新的進(jìn)展?？紤]到近年來(lái)我國(guó)科技的進(jìn)步和國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流的廣泛開(kāi)展，從中也可看出一些國(guó)際上的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

根據(jù)對(duì)2021年的文獻(xiàn)分析可知，目前研究方面得到最多關(guān)注和取得最多成果的仍是圖像分析技術(shù)(延續(xù)已有10多年)，其中目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別、圖像分割和邊緣檢測(cè)、人體生物特征提取和驗(yàn)證都是關(guān)注的焦點(diǎn)；而在圖像技術(shù)的應(yīng)用方面，遙感、雷達(dá)和測(cè)繪等領(lǐng)域都很活躍；最后，《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》確實(shí)是相關(guān)文獻(xiàn)最集中的圖像工程重要期刊。

本綜述系列的一個(gè)特點(diǎn)是從開(kāi)始至今一直選取了統(tǒng)一相同的15種期刊，對(duì)文獻(xiàn)的選取原則也基本保持了一致，對(duì)文獻(xiàn)所用的統(tǒng)計(jì)和分類準(zhǔn)則也有延續(xù)性，所以這使得多年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果具有可比性和參照性，而且時(shí)間越長(zhǎng)其特點(diǎn)就越明顯(Zhang,2018b)。綜合考慮整個(gè)綜述系列，從中除了可以了解過(guò)去和當(dāng)前我國(guó)圖像工程研究和應(yīng)用的總體情況，也可對(duì)未來(lái)發(fā)展提供一些趨勢(shì)預(yù)測(cè)，從而建立對(duì)學(xué)科的全面認(rèn)識(shí)并找到制定學(xué)科發(fā)展方向的一些具體依據(jù)。另外，該綜述系列對(duì)揭示我國(guó)圖像工程科技人員的水平，現(xiàn)狀和變化的研究也打下了很好的基礎(chǔ)(章毓晉和李睿,2001)。所以，雖然這個(gè)工作隨著該領(lǐng)域的發(fā)展，涉及的文獻(xiàn)數(shù)量和對(duì)其統(tǒng)計(jì)分析的工作量始終處在一個(gè)較高的層次和較大的基數(shù)上，因而需要大量的收集、閱讀、分析和分類等人工投入(自動(dòng)化類似工作的嘗試表明，盡管其中有些步驟可以借助計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行，但人工的檢驗(yàn)和校正對(duì)保證質(zhì)量仍是必不可缺的(Rosenfeld,2000))。該工作已證明是很有意義的，這樣的工作將會(huì)繼續(xù)下去，并希望把文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的理論與內(nèi)容分析法的手段(邱均平和王曰芬,2008)相結(jié)合，進(jìn)一步描繪中國(guó)圖像工程不斷發(fā)展前進(jìn)的新“圖像”。