基于可视化图谱分析的数字图像处理研究进展
2020-02-02胡志萍
胡志萍
（上海海关学院 上海市 201204）
1 引言
图像处理是研究各种与图像相关技术总称的一门学科。随着数字图像处理的载体，计算机技术的迅速发展，使得需要大数据量运算的数据图像处理由专业的图像处理设备，中、小型计算机迅速过度到个人计算机，图像处理变得触手可及，这使得图像处理在各个领域的应用成为可能。
数字图像处理作为新兴的热门研究领域，新的词汇层出不穷，与相关学科交织密切，界限混淆，从各自的知识背景出发不同领域的研究者给出不同的研究热点。数字图像处理领域的研究者很难获得对该领域的知识结构、关键研究节点和国内外的研究进展的全景式光照。本文利用最新的文献信息可视化软件CiteSpace 对其进行计量分析。
2 国内外研究进展比较
研究以美国综合性在线文献数据库Web of Science （简称WOS）作为数据源，选取了《中国计算机学会推荐国际学术会议和期刊目录》（2019年）[2]中“计算机图形学与多媒体”类别中A类期刊《IEEE Transactions on Image Processing》2005 至2020年刊登的文章（2020年数据截止到2019-12-10），获得相关文献题录数据2327 条。以文献计量可视化分析软件CiteSpace 作为分析工具[1]。
2.1 研究力量分布
对开展图像处理研究的国家（地区）进行图谱可视化分析，有助于明确学科的研究力量分布以及现状。网络节点在CiteSpace 中确定为国家（地区），可获得图1 国家（地区）合作网络图谱。图谱中节点代表国家（地区），节点大小代表发文的频次，国家（地区）之间是否有合作关系由节点之间的连线代表。图1 中有46 个节点，224 个连线。节点的数目显示了图像处理领域的研究力量来自多个国家（地区），由节点之间的连线可以看出各国家（地区）之间在图像处理领域有着紧密的联系。从各个节点的发文频次，中国和美国是该领域论文发表的主要国家。中国的文献贡献率最大，其次为美国。在表1 中给出了发文量超过50 篇的国家。其中，中国发文量以1283 篇居首位，其次为美国594 篇，随后澳大利亚，新加坡，法国，发文量分别222、160、148。其中，中国和美国的文献贡献率较大，并远高于其它国家（地区）。
表2 分析了中国在2015-2020年（2020年数据截止到2019-12-10）文章发表情况。由表2 可见中国科研人员发文量、发文比例保持逐年增长的趋势，表明中国在图像处理领域关注度和投入度均逐年持续增加。
其次，在整个网络中美国节点的中心性0.48 和中国节点中心性0.29，分列第一，第二。由此可知，在图像处理领域中绝大部分国家（地区）都直接或间接地与美国和中国有合作关系。图1 中绝大多数国家（地区）节点与美国和中国节点之间都有连线，也证明了这一点。同时，中国节点中心性0.29 在—定程度上表明在图像处理领域研究中国研究者与国际同行进行较多合作，但仍低于美国的0.48，表明美国研究仍处于中心地位。
表1：图像处理研究文献高产国家排序（2015-2020）
表2：中国发文比例（2015-2020）
图1：图像处理研究国家（地区）图谱
2.2 文献共被引分析比较
文献共被引是指两篇文献被同一文献引用。由文献共被引分析可给出一个研究领域的关键文献和研究前沿。从知识生产的角度讲，一个学科或研究领域的关键文献是指那些提出原创性理论或对理论进行重要发展的文献。论文研究使用中介中心性和共被引频次两个标准确定关键文献。在CiteSpace 的文献共被引网络中，关键文献节点指的是连接两个或两个以上聚类的节点。此类节点具有较高的中心性，在知识流动网络中有着关键位置，是该研究领域一个研究方向发生转变过程中的转折点。另外，一个聚类内部的高被引文献，对推动一个学科或研究领域的发展也具有重要影响。
表3 是使用CiteSpace 生成描述功能获得共被引频次和中介中心性各居前10 位的文献，筛除5 篇重复文献后所得15 篇关键文献信息列表，列表以共被引频次排序。
关键文献中以美国居多，没有出现中国研究机构的文献。其中作者里出现一些熟悉的华人学者名字如贾扬清、何恺明等，但这些华人学者较多高被引文献是在美国研究机构完成。中国作为图像处理领域论文产量最大国家，这里一个显见疑问是，为什么中国研究者未获得与其文献发表量相匹配的学术影响力。
共被引文献引用量第一名研究机构是谷歌公司，共被引文献引用量第二、三名的作者贾扬清、何恺明现在分别任职于阿里巴巴和Facebook 人工智能实验室。也表明在图像处理领域除了活跃大量的学术研究团体外，也因其巨大的应用价值而吸引众多商业机构参与。
此外在高共被引文献中，有很大比例是深度学习在各图像处理领域中的应用。其中，引用大于100 的5 篇文献中，有3 篇与深度学习相关。这也表明，近年来深度学习在图像处理领域爆炸式发展。
3 发展趋势及展望
随着计算机技术和图像处理技术自身的发展，图像处理已广泛应用于工业、科研、艺术等领域。它已成为一门极具吸引力和发展前景的新兴学科，发挥着越来越重要的作用。数字图像处理技术正朝着更加优化处理算法、更快处理速度、处理后图像清晰度更高的方向发展。基于可视化图谱分析的数字图像处理进展研究以图谱的形式给出数字图像处理领域的研究力量，高索引文献等国内外研究进展比较。
