中國圖像工程：2021

章毓晉

清華大學電子工程系，北京 100084

0 引 言

圖像工程是一個逐步得到關注的綜合學科，它系統(tǒng)地對各種圖像理論進行研究，對各種圖像技術進行開發(fā)，并對各種圖像設備進行研制和使用(Zhang,1996a)。從它的覆蓋領域來看，主要可分成緊密聯(lián)系又有區(qū)別的3個層次：圖像處理、圖像分析和圖像理解(章毓晉,1996b,c)。近年來，圖像工程的研究內(nèi)容越來越深入，與越來越多學科的研究相結(jié)合，并得到越來越多數(shù)學、物理、心理和生理等基礎學科的新理論以及電子、計算機等專業(yè)學科新技術的支持。圖像工程技術的應用范圍也在不斷擴展，已經(jīng)非常廣泛，涉及通信、廣播、網(wǎng)絡、教育、生物、醫(yī)學、遙感、測繪、軍事、公安、交通、航天、工業(yè)自動化和辦公自動化等諸多領域。

從1996年到2021年，筆者已連續(xù)撰寫了27篇(其中前兩篇為同年發(fā)表在接續(xù)的兩期上)統(tǒng)計圖像工程研究應用文獻的綜述性文章(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均發(fā)表在前一年國內(nèi)的15種中國圖像工程重要期刊(章毓晉,1999)上?；趯λ鼈儍?nèi)容的分類和統(tǒng)計，構成了一個已連續(xù)20多年的中國圖像工程的年度文獻綜述系列(章毓晉,2021b)。

本文是關于中國圖像工程的年度文獻綜述系列之二十七。本文從2021年刊載在國內(nèi)15種中國圖像工程重要期刊上的2 958篇中文文獻中，選出了833篇有關圖像工程的文獻，并對其進行了專業(yè)分類和統(tǒng)計(包括文獻選取情況、期刊刊登情況和各個類別數(shù)量情況)，還結(jié)合分類和統(tǒng)計結(jié)果對2021年我國圖像工程發(fā)展的熱點和所展現(xiàn)的趨勢進行了分析和討論。

1 綜述目的

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

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

經(jīng)過四分之一個多世紀的發(fā)展，應該說這個基本目的仍沒有改變。事實上，近年來科技界對期刊的關注和重視更加強了，期刊文獻對圖像工程研究和應用的牽引指導作用也更大了。同時由于本綜述系列對學科發(fā)展趨勢的分析判斷與實際情況相吻合(章毓晉,2002b,2021b)，且也在多年實踐中得到了驗證，所以本文獻綜述系列的這個目的已經(jīng)達到，而且會繼續(xù)起到它的作用。

2)便利從事圖像工程研究和圖像技術應用的人員查閱有關文獻。一門學科的重要期刊一般是受到該專業(yè)讀者特別關注的期刊(林被甸和張其蘇,1996)。作為一門比較新興的交叉學科，圖像工程具有內(nèi)容新、覆蓋領域面大、有關文獻的內(nèi)容涉及方向多、文獻的分布也比較廣的特點。通過對重要期刊上有關文獻的歸納分類，可以方便研究應用人員進行文獻查閱，定期掌握專業(yè)動向，以達到共同發(fā)展我國圖像工程事業(yè)的目的。

現(xiàn)在，本文獻綜述系列已進入第27個年頭。隨著近年網(wǎng)絡的發(fā)展，近年許多研究人員常借助關鍵詞等上網(wǎng)來搜索相關文獻，而不再有規(guī)律地翻閱相應的期刊了。從這個角度來說，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的簡單羅列，而是包含了由專業(yè)人員通過閱讀文獻而給出的文獻分類排列結(jié)果，所以從中查詢文獻要比僅用關鍵詞上網(wǎng)進行搜索準確可靠。特別要指出的是，由于不同領域和專業(yè)背景的作者各有一些常用的術語和慣用的表述方式，使得許多技術內(nèi)容相近的文獻不能僅靠幾個關鍵詞來全面準確地搜索到，而使用同一個關鍵詞搜索到的文獻在內(nèi)容上也常有很大的離散性。對網(wǎng)上海量文獻，如不進行專業(yè)的歸納分析，也會使人不知所從。因此對希望定期掌握專業(yè)動向的人員來說，該綜述系列所提供的統(tǒng)計信息在查閱文獻特別是了解趨勢時仍然有用且可靠。

3)提供期刊編者和文獻作者有用的參考信息。由于對期刊文獻的統(tǒng)計結(jié)果可反映出當前有關該學科信息在各期刊中的分布狀況(林被甸和張其蘇,1996)，因此對期刊的編者來說，通過結(jié)合文獻計量學原理和方法的分析(章毓晉和李睿,2000b；章毓晉和胡峰,2006)，可進一步了解學科的進展變化和期刊的現(xiàn)狀情況，并從中確定期刊應有的學術地位、作用和發(fā)展策略；對文獻的作者來說，由于發(fā)表科研文獻的主要目的是宣傳研究成果，促進技術交流，因此需要關注期刊的學術權威性和領域重點，而本綜述系列工作正好可對投稿起到參考和導向作用。需要指出，該綜述系列的統(tǒng)計結(jié)果相對來說是比較客觀的，因為文獻的分類有一定的客觀標準，而大數(shù)量的統(tǒng)計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說，雖然文獻內(nèi)容有了新的傳播方式，本綜述系列在幫助確定期刊的學術定位、讀者對象和拓展領域方面都保持了原來的作用；但從文獻作者的角度來說，由于期刊全文上網(wǎng)和讀者查閱期刊文獻方式的變化，導致讀者在查閱文獻時并不一定首先注意到期刊的學術權威性和覆蓋的專業(yè)領域，而作者在投稿時也會受到實際中各種不同因素的影響。不過從深一些的層次思考這個問題，需要注意到期刊文獻總是由同行或相近專業(yè)人員評審后才得以發(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，或者說他們的研究領域還是有所側(cè)重的。如果投稿者考慮到上述情況，選擇恰當?shù)钠诳陀型垢寮玫矫芮邢嚓P領域?qū)＜业脑u審，反饋的信息將會更有意義。另外，該工作對揭示我國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(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，相關期刊比較多，文獻分布也比較廣。不過，考慮到綜述系列的特殊性，本綜述系列對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)行比較廣泛的國內(nèi)中文一次文獻期刊；

2)水平較高，主要為國內(nèi)一級學會的會刊，其余也是相關專業(yè)領域中重要的二級學會會刊；

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

根據(jù)上述原則選出并認定的15種期刊已被稱為中國圖像工程重要期刊(章毓晉,1999)。本綜述系列從開始以來也一直選取這些期刊作為文獻源(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)。雖然近年來隨著圖像工程的迅速發(fā)展，相關的新期刊時有出現(xiàn)，而且一些原來側(cè)重于其他研究領域和專業(yè)方向的期刊上也開始刊登了不少有關圖像工程的文獻，但是考慮到本綜述系列的連續(xù)性和統(tǒng)計的一致性，以及這些中國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不同單位(學會或機構)主辦的，但均基本保持了原來的覆蓋領域和出版風格，這使得2021年的統(tǒng)計結(jié)果與綜述系列開始以來各年的統(tǒng)計結(jié)果有較大的可比較性和相關性。需要指出，從2009年開始，所有這15種期刊都不僅有印刷版，而且其上全文文獻的電子版也基本都可以通過“中國知網(wǎng)(www.cnki.net)”或刊物(編輯部)主頁等獲得。對讀者來說，文獻更容易獲取了，同時對獲取這些文獻的統(tǒng)計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 文獻選取和分類

本文在從上述15種期刊中選取有關圖像工程的文獻時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的文獻和直接從外文翻譯的譯文沒有考慮，同時有中英文兩種版本的僅考慮了中文版本)、主要報道國內(nèi)研究人員工作成果的文獻；

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。

圖像工程文獻涉及內(nèi)容多，覆蓋面廣，因此規(guī)范合理的文獻分類方案至關重要。本文仍采用了本綜述系列一貫的分類方案，即首先把所有文獻分成圖像處理、圖像分析、圖像理解、技術應用和綜述評論5個大類；然后在每個大類中再根據(jù)文獻內(nèi)容的主要研究方向、技術特點或應用領域進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)。具體對文獻的分類情況(名稱和主要內(nèi)容)和各類所用代號見表1。

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

4 文獻分類統(tǒng)計結(jié)果和討論

根據(jù)上述的期刊選取和文獻分類原則，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的833篇文獻。然后，根據(jù)如表1所列的文獻分類方案將這些文獻全部分到5個大類，并進一步分到23個小類中。需要指出，雖然有些文獻的內(nèi)容可能與幾個小類均相關，但本文(根據(jù)本綜述系列的一貫方案)總是根據(jù)該文獻的主要研究內(nèi)容或主要技術觀點而僅歸入一個小類(綜合不同大類的綜述文獻目前都歸在E類中，且因文獻數(shù)量不多，只分了1個E1小類)。下面從粗到細分3種情況(3個層/級/檔)來介紹、分析和討論分類統(tǒng)計的結(jié)果。

表1 文獻分類表Table 1 Classification scheme for publications

4.1 27年圖像工程文獻選取和分類概況比較

表2給出從本綜述系列開始以來共27年中對前述15個期刊所登載的文獻的數(shù)量(文獻總數(shù))、從中所選取的圖像工程文獻的數(shù)量(選取總數(shù))和選取率(選取總數(shù)除以文獻總數(shù))以及對所選文獻分5個大類統(tǒng)計得到的結(jié)果。其中，小計和平均都是對27年進行的，5個分類欄中括號內(nèi)的百分率數(shù)據(jù)為該類文獻數(shù)量在(當年)總選取文獻數(shù)量中所占的比例。

表2 最近27年圖像工程文獻選取和分類表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的發(fā)展變化情況，圖1繪出了這27年來文獻選取的情況，即文獻總數(shù)、選取總數(shù)和選取率的曲線，其中橫軸指示年度，左邊縱軸指示文獻數(shù)量(文獻總數(shù)或選取總數(shù))，右邊縱軸指示文獻選取率。圖2繪出了近27年文獻分類中的圖像處理(image processing,IP)、圖像分析(image analysis,IA)、圖像理解(image understanding,IU)和技術應用(technique application,TA)4類文獻數(shù)量的曲線(橫軸指示年度，縱軸指示其占選取文獻總數(shù)的百分率/%)。

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

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

通過對表2的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及圖1和圖2的數(shù)據(jù)曲線的分析可以看出：

從長遠來看，這種調(diào)整可以促進財務管理整體水平的提升，但短時間內(nèi)，這種財務管理上的變動會在無形中提高財務風險爆發(fā)的可能性。

1)2021年15個期刊的總出版期數(shù)與2020年相同，仍是154期。但2021年所統(tǒng)計到的文獻總數(shù)比2020年的文獻總數(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，而文獻平均長度沒有明顯變化。

2)2021年統(tǒng)計的文獻總數(shù)有了增加，同時2021年選取的文獻總數(shù)也有了增加，不過選取率略有下降，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，并達到了歷史最高。從平均值來看，基本上這些期刊27年來發(fā)表的所有文獻中有1/4與圖像技術有關。這進一步反映了圖像工程的研究是相關信息領域中得到持續(xù)關注的方向和熱點。

3)2021年圖像分析大類的文獻數(shù)量仍然在各個大類中排名第1，也在歷史上圖像分析大類各年的文獻數(shù)量中排第2，也在歷史上圖像分析大類在當年各大類文獻數(shù)量的占比中居第2。還是如在對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，技術應用大類的文獻數(shù)量繼續(xù)超過圖像處理大類的文獻數(shù)量。這應可以解讀為圖像工程的研究有了一定的成熟度，相關技術應用更多了(章毓晉,2021a)。

4.2 2021年各刊圖像工程文獻刊載情況

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

表3中右側(cè)的分類欄中根據(jù)表1的文獻分類方案給出的5個大類分成了5列，分別給出了各期刊所選文獻分大類的數(shù)量情況。從中可以看出各期刊的主要覆蓋領域范圍和文獻內(nèi)容特點。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)和技術應用(TA)4個大類(綜述評論大類(E)文獻數(shù)量較少，故沒有在這里的分析中考慮)。有若干期刊的文獻內(nèi)容沒有完全覆蓋上述4個大類，在一定程度上反映了各刊的內(nèi)容側(cè)重和專業(yè)特點。這也可以從各刊在各個類別的相對數(shù)量看出。結(jié)合起來可以看出，不同刊物在內(nèi)容上有一些互補性，它們綜合起來提供了對圖像工程各個方向的完整覆蓋。

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

為更加直觀地進行互相比較，圖3將各期刊在2021年的選取比例和貢獻比例分別以柱形圖顯示出來。根據(jù)表3和圖3的統(tǒng)計數(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)對應期刊所刊載的有關圖像工程文獻的相對頻度，在一定程度上反映了在該刊所覆蓋的專業(yè)范圍中圖像工程學科所占的比例，或者說有關圖像工程文獻的集中程度。由圖3可見，《中國圖象圖形學報》的選取比例繼續(xù)超過90%，穩(wěn)居所有期刊第1(事實上也是一直占據(jù)榜首)。這一事實表明，《中國圖象圖形學報》確實是最專門的圖像工程期刊。接下來兩個在2021年選取比例較高的期刊依次分別是《模式識別與人工智能》和《中國體視學與圖像分析》，選取比例都超過了50%。它們都是比較專門的圖像工程刊物，值得相關讀者持續(xù)關注。事實上，一般期刊每期發(fā)表的文獻數(shù)量均為兩位數(shù)(>10)，所以，選取比例超過20%的期刊平均每期都會有兩篇以上的相關文獻(參見期刊選取第3個考慮)

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

2)在文獻計量學中，有7個指標常用來對期刊進行評價和衡量(丁學東,1993)。其中，期刊載文量是對科技期刊在科學活動和文獻交流中所起作用及其質(zhì)量進行評價的第1個指標。因為這里關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有效載文量，將其稱為貢獻比例。各期刊的貢獻比例反映的是從該期刊所選取的圖像工程文獻數(shù)量在所有15種期刊所選取的圖像工程文獻總數(shù)量中所占的比例，這在一定程度上體現(xiàn)了該期刊對圖像工程發(fā)展所起的作用和所做的貢獻。從學科發(fā)展的意義上講，這個比例很值得重視。由表3可見，《中國圖象圖形學報》的貢獻比例在2021年接近25%，仍與其創(chuàng)刊20多年以來一樣繼續(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，它說明《中國圖象圖形學報》在反映我國圖像工程領域研究的進展、報道該領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、開發(fā)和應用的人員提供了互相交流的最集中場所?？紤]到該期刊已是一個比較成熟的期刊(章毓晉和馬婧,2007)，其對中國圖像工程的重要意義是不言而喻的。接下來貢獻比例超過6.7%(≈1/15)的期刊依次有《電子與信息學報》、《電子測量和儀器學報》、《信號處理》、《自動化學報》和《模式識別與人工智能》。另外，正如前幾年就已指出的(章毓晉,2019)：各種圖像技術正越來越多地應用到涉及許多工業(yè)、生活領域的測量設備和儀器儀表中，所以《電子測量和儀器學報》上的相關文獻數(shù)量近年有了明顯增加。

3)根據(jù)文獻離散律(丁學東,1993)，有關某一學科的學術文獻會大量地集中在為數(shù)不多的主要期刊上，而其余少量文獻則分散在較多的其他期刊上。從2021年的數(shù)據(jù)看，圖像工程學科文獻的分布也符合這個規(guī)律。由表3中各刊物的選取數(shù)量或貢獻比例可見，發(fā)表在相關文獻集中程度最高的5種期刊，即《中國圖象圖形學報》、《電子與信息學報》、《電子測量和儀器學報》、《信號處理》和《模式識別與人工智能》上的圖像工程文獻數(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詳細分類情況

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(和撰寫的科技論文)常常會集中在若干個研究方向上，所以各小類文獻的數(shù)量在一定程度上反映了不同科學領域中相關方向的研究所受到的關注程度和研究力量的投入情況，同時也對研究所取得的成果有一定的衡量評價作用。表4給出了對2021年所選圖像工程文獻進一步按表1所列23個小類進行分類統(tǒng)計的詳細結(jié)果。

為了更方便和直觀地看出各個小類文獻數(shù)量的相對排名分布情況，圖4以柱形圖的形式來展示表4中23個小類分類統(tǒng)計的小計結(jié)果。

通過對表4和圖4統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析并與綜述系列中前些年的對應數(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)進行比較可以看出：

圖4 2021年對23個小類進行文獻分類的結(jié)果Fig.4 Classification results for selected publications in 23 classes for 2021

表4 2021年圖像工程文獻分23小類統(tǒng)計細表Table 4 Detailed classifications (23 classes)of selected image engineering publications in 2021

1)在2021年，圖像分析小類“B4：目標檢測和識別”的文獻數(shù)量超過了120并排名第1(2020年排名第2)。該小類的文獻數(shù)量這些年來均排名在前2，可見該方向的研究得到關注的程度。根據(jù)該小類文獻的題目，可發(fā)現(xiàn)2021年出現(xiàn)最多的詞是“檢測”或“跟蹤”，其中題目中有“檢測”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習方法或利用各種神經(jīng)網(wǎng)絡的有37篇。這些都延續(xù)了前3年該小類的特點。

2)在2021年，圖像分析小類“B1：圖像分割和邊緣檢測”的文獻數(shù)量排名第2，繼續(xù)維持在較高水平。相比直接根據(jù)對物體的中層屬性描述進行的目標檢測(劃在了小類“B4：目標檢測和識別”中)，圖像分割常常更多利用偏底層的統(tǒng)計特征，且所采用的方法技術以及面向的對象更具廣泛性和一般性。由于成像條件的變化性和分割對象的多樣性等因素，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難點和熱點。正如在綜述系列中已多次指出的，雖然對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題，且更廣泛的研究正在深入開展(Zhang,2015b)。順便指出，圖像分割的原始定義強調(diào)兩個內(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內(nèi)容(Kirillov等,2019)：為每個像素分配類標簽(稱為語義分割)，檢測和提取每個對象實例(稱為實例分割)?？梢?，語義分割基本對應原始定義中將圖像像素分類為區(qū)域的部分，所以語義分割與圖像分割并不是同等的概念。事實上，在2021年的該小類文獻中僅有16篇在題目中用了“語義分割”一詞，但僅使用“分割”一詞的多達62篇。

3)在2021年，技術應用小類“D5：遙感、雷達、聲吶、測繪等”的文獻數(shù)量排名降到第3(2020年排名第1)。不過，如果將與其密切相關的研究小類“C1：圖像匹配融合等”(其中多數(shù)文獻涉及不同模態(tài)圖像的融合及相關的配準工作)結(jié)合考慮，它們?nèi)匀粯嫵闪艘粋€聚焦了非常多圖像工程文獻數(shù)量的領域。

4)在2021年，文獻數(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證”，這與2019年和2020年的排名相同。其中，有關行人檢測和識別(包括再識別/重識別)的文獻數(shù)量，有關表情識別的文獻數(shù)量(國際上的一些相關工作可見Zhang(2011b))，以及有關人臉識別(一些基本原理和具體方法可見章毓晉(2009b)和Zhang(2015c))的文獻數(shù)量相對較多，合計占該小類文獻數(shù)量的一半多。其余文獻主要涉及手勢識別、步態(tài)識別等。

5)在2021年，文獻數(shù)量排名第5的仍然是圖像處理小類“A3：圖像增強/恢復”。其中有關圖像恢復/復原(包括去模糊、去霧)的工作比較多，還有圖像增強(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而有了新意；另一方面也由于應用領域的擴展帶來了新的需要解決的問題。國際上有關圖像恢復的一個綜述可見Fayaz等人(2021)的論文。

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

6)在圖像技術應用大類中，小類“D6：其他技術應用”的文獻數(shù)量又有增加，排名到了第6。圖像技術的應用不再局限于傳統(tǒng)領域，許多新的應用領域得到開發(fā)，如智能交通、自動駕駛等，但目前領域還不太集中。

7)在圖像技術應用大類中，小類“D4：生物、醫(yī)學”的文獻數(shù)量與2020年基本持平。隨著人們對醫(yī)療衛(wèi)生健康的不斷重視，可以預料這種情況將會持續(xù)下去。

8)在圖像處理大類下，小類“A1：圖像獲取”的文獻數(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)。隨著更多成像設備和儀器的研制，成像模式和成像方法都越來越得到關注。

9)在圖像理解大類下，小類“C5：時空技術”的文獻數(shù)量也與2020年基本持平。雖然作為一個有望得到更多關注和更深入研究的新方向(章毓晉,2013b)，但該小類自從加入對2005年的綜述(章毓晉,2006b)以來，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，這種趨勢正應了Zhang(2018c)的預測。

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”的文獻數(shù)量在這3年也都處于相對較高的水平增加。在這個方向上，雖然說原來的典型研究內(nèi)容(章毓晉,2003b)已基本成熟，但應用實例還不太多。另外，在基于語義的圖像和視頻檢索研究與應用方面仍然有很多工作要做(Zhang,2007b,2015d)。

5 結(jié) 語

本文是關于中國圖像工程的年度文獻綜述系列之二十七。文中先根據(jù)該綜述系列一貫的期刊選取方案以及文獻選取和分類原則，對2021年在中國圖像工程重要期刊上發(fā)表的833篇有關文獻進行了選取、分類、統(tǒng)計、分析和討論。為更直觀地看出所統(tǒng)計數(shù)據(jù)的變化情況，還將一些文獻選取數(shù)據(jù)，文獻分大類和分小類數(shù)據(jù)，以及所選期刊文獻選取和貢獻比例繪成了圖表。從對統(tǒng)計結(jié)果的分析以及與綜述系列以前相關數(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用在我國又有了許多新的進展?？紤]到近年來我國科技的進步和國內(nèi)外學術交流的廣泛開展，從中也可看出一些國際上的發(fā)展動態(tài)。

根據(jù)對2021年的文獻分析可知，目前研究方面得到最多關注和取得最多成果的仍是圖像分析技術(延續(xù)已有10多年)，其中目標檢測和識別、圖像分割和邊緣檢測、人體生物特征提取和驗證都是關注的焦點；而在圖像技術的應用方面，遙感、雷達和測繪等領域都很活躍；最后，《中國圖象圖形學報》確實是相關文獻最集中的圖像工程重要期刊。

本綜述系列的一個特點是從開始至今一直選取了統(tǒng)一相同的15種期刊，對文獻的選取原則也基本保持了一致，對文獻所用的統(tǒng)計和分類準則也有延續(xù)性，所以這使得多年的統(tǒng)計結(jié)果具有可比性和參照性，而且時間越長其特點就越明顯(Zhang,2018b)。綜合考慮整個綜述系列，從中除了可以了解過去和當前我國圖像工程研究和應用的總體情況，也可對未來發(fā)展提供一些趨勢預測，從而建立對學科的全面認識并找到制定學科發(fā)展方向的一些具體依據(jù)。另外，該綜述系列對揭示我國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(章毓晉和李睿,2001)。所以，雖然這個工作隨著該領域的發(fā)展，涉及的文獻數(shù)量和對其統(tǒng)計分析的工作量始終處在一個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(自動化類似工作的嘗試表明，盡管其中有些步驟可以借助計算機來進行，但人工的檢驗和校正對保證質(zhì)量仍是必不可缺的(Rosenfeld,2000))。該工作已證明是很有意義的，這樣的工作將會繼續(xù)下去，并希望把文獻計量學的理論與內(nèi)容分析法的手段(邱均平和王曰芬,2008)相結(jié)合，進一步描繪中國圖像工程不斷發(fā)展前進的新“圖像”。