高新波：用“執著”與“極致”詮釋科研初心

■記者 吳華

在國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年科學基金等項目支持下，圍繞視覺計算基礎理論問題，進行長達十五年的科研攻關，取得的研究成果豐富了傳統的視覺計算理論，建立了基于信息-物理-認知三元空間融合的視覺計算框架，提出了圖像結構建模新方法、視覺表觀重構新模型，以及視覺質量評價新準則。

因為這一創新性研究成果，今年年初，作為“圖像結構建模與視覺表觀重構理論方法研究”項目負責人，西安電子科技大學綜合業務網理論及關鍵技術國家重點實驗室主任高新波教授，在國家科學技術獎勵大會上，接過了國家自然科學獎二等獎證書。

十五年磨一劍。高新波與他的團隊，用胸中的“執著”與手中的“極致”，詮釋了千錘百煉之鋼背后的科研初心。

2016年國家自然科學二等獎領獎現場

遠方：瞄準國家重大需求，解決基礎理論問題

當今，視頻監控、VR/AR、無人系統、機器人視覺等各種新興感知平臺不斷涌現，感知數據每日海量產生，迫切需要發展高效的視覺計算方法。視覺計算理論創始人Marr指出，圖像的“結構建模”和“表觀重構”是視覺計算的核心。

2001年，29歲的高新波完成了香港中文大學多媒體實驗室的博士后研究工作，回到母校西安電子科技大學，組建起“影像處理系統實驗室”，并與香港中文大學多媒體實驗室的李學龍、陶大程兩位學者保持科研上的密切合作，圍繞“社會公共安全”國家重大需求和“信息-物理-認知三元空間融合”國際學術前沿，探索視覺計算與協同認知的新理論，著重解決異質圖像重建和圖像質量感知中的瓶頸問題，在圖像結構建模與視覺表觀重構領域進行了十余年的聯合攻關。

“項目立項之初，圖像結構表示尚未建立完備的理論體系，視覺感知模型對圖像結構的表示機理尚不明確；同時，視覺表觀重構與圖像結構表達和視覺感知機理之間的內在關系尚待發現。”令高新波感到欣慰的是，團隊十余年來圍繞這一基礎問題展開的研究，最終取得突破。“團隊建立起了圖像結構的緊致張量表示模型，構建起視覺表觀的非均勻重構框架，并基于視覺系統的通道選擇性和掩蔽機理，建立起了圖像質量評價模型。”

成果具有廣泛的應用前景。高新波介紹說：“團隊提出的圖像結構建模可應用于圖像分析、圖像檢索和模式識別，為特征提取提供理論指導，表觀重構理論和方法可應用于高分辨對地觀測相機的研制。此外，成果還可應用于異質圖像合成與識別系統，如基于可見光近紅外成像的身份認證系統、基于素描畫像-照片的犯罪嫌疑人排查系統等，這在網上支付、智能門禁、刑偵破案等應用中，將能發揮重要作用。”

“作家柳青先生說過，‘人生的道路雖然漫長，但要緊處常常只有幾步，特別是當人年輕的時候’。”這一點，高新波深有體會，“博士畢業后的五年是個人的快速成長期，精力充沛、思維活躍，且具備了良好的研究基礎，若能迅速設定合適的研究方向和奮斗目標，將為日后的成功埋下基石。”

豐羽：“沒有比腳更長的路，沒有比人更高的山”

科研的道路并非坦途，“苦”與“樂”的風景總是交錯呈現。團隊在圖像質量評價方面的研究成果得到國際認可的艱難過程，是讓高新波印象尤為深刻的一段“顛簸路”。

2008年，高新波與他的博士生路文，以及陶大程、李學龍合作撰寫了論文“Image qualityassessment based on multiscale geometric analysis”，提出了基于多尺度幾何分析的部分參考型圖像質量評價的一種新測度。

文章投至圖像處理領域的頂尖期刊IEEE Trans. on Image Processing，經過長達半年多的評審，編輯部返回了四位評審人的評審意見——一共20條大問題和18條小問題。“顯然，評審人不愿意承認和接受我們的工作。但，幸運的是，主編給了我們申訴的機會。”

一條條異常嚴苛的問題，需要大量的理論分析和實驗數據予以解釋、支撐。

沒有任何抱怨和等待——

當時正值春節期間，但分處西安、香港、倫敦三地的四人，卻無心品味正濃的年味兒，大年初三就全部投入到論文的修改中，每日通過郵件、電話溝通討論。終于，經過13天通宵達旦和問題“死磕”，在元宵節當天，每一個“問號”都被拉直，得到了完美的解答。對于這篇14頁的論文，回答評審人的問題足足用了20頁。

相關論文谷歌引用情況

修改稿投出后，又經歷了兩輪嚴格評審，最終得到錄用。論文在線發表后，連續五個月在IEEE Xplore數據庫中下載量名列Top100榜單，同年獲得了微軟杯IEEE125周年優秀論文獎。目前，這篇論文在Google Scholar數據庫中已被引用200余次，所提出的圖像質量評價測度，已被學術界廣泛認可。

如今，“圖像結構建模與視覺表觀重構理論方法研究”項目的成果已得到60多個國家、地區，包括近10位美、英、加等國院士和30余位IEEE/ACM/IAPR/IETFellow等國際同行的高度認可，獲得國家發明專利20項。這些成果中，20篇主要論文SCI他引近1000次，Google Scholar被引用2300余次。1篇論文入選ESI 2009年新熱點論文，2篇論文入選ESI高被引論文，2篇論文獲Signal Processing2009-2012年“Most CitedArticle”國際論文獎。

“只管攀登莫問高。做科研，要相信沒有比腳更長的路，沒有比人更高的山。”高新波深切體會到，要想鍛造出科研利刃，對“遠方”的堅守與對細節的追求缺一不可。

破繭：打破“天花板效應”，將一件事做到極致

2008年至2010年，用高新波的話來講，“是埋首苦拼的三年，也是竭力突破的三年。”

彼時，團隊已經有了較好的積累，做到了國際期刊上有文章、國際講壇上有聲音，也承擔著國家和部委的面上課題。“但是，一切都按部就班，長時間地在同一水平上徘徊、擱淺。”高新波敏銳發現了阻礙團隊前行的“暗礁”，“顯然，研究遭遇了平臺期。”

為了破解“天花板效應”，高新波提出，將“承擔大項目、產出大成果、融入大交流”作為團隊起跳的“撐桿”。

為此，團隊主動對接國家重大需求，競爭2008年國家自然科學基金重點項目“臨地空間信息柵格網理論及關鍵技術”。面對當時并不熟悉的新領域，在申請書撰寫階段，團隊成員分頭出差學習調研，再匯總分析討論，經常夜以繼日地運轉，在不斷的否定之否定中形成研究方案，終于，趕在項目截止期的最后時刻提交了申報書。

初評通過，團隊獲得了參加會評競爭的資格。答辯提綱初稿完成后，團隊又先后到微軟亞洲研究院、中科院自動化所、清華大學、北京航空航天大學等單位走訪領域內知名專家尋求建議。

每次都是興沖沖地去拜訪，垂頭喪氣地回賓館。為了對專家提出的諸多挑戰性問題給出有的放矢的回答，大家絞盡了腦汁。經過近一個月的煎熬，答辯提綱更新了近100個版本。

煎熬的同時，也讓大家心里更有了底。高新波說，正是由于這樣充分的準備，在最終的答辯中，團隊脫穎而出，獲得了重點項目的資助。

“工作中的高老師堪稱完美主義者。”路文這樣描述自己的導師，“他會為了一頁PPT的格式，甚至其中一幅圖片的擺放、一個標點的位置，不斷嘗試直到大多數人看了滿意為止。潛移默化地，將一件事做到極致，也成為了團隊的集體追求。”

重點項目答辯成功大大提振了團隊士氣，2009年，團隊又一次順利獲得了陜西省科學技術一等獎。同年，為了“融入大交流”，團隊通過競爭獲得了2010年國際圖像與視頻檢索會議（CIVR）承辦權，團隊的知名度在本領域得到大幅提升，向心力和凝聚力也愈加強大。

承辦2010年國際圖像與視頻檢索會議

“一項接一項看似不可能的任務，最終都接力實現了！”按下記憶的“播放鍵”，一幀幀奮戰的場景令高新波感慨萬分。

新征：“千萬別在最能吃苦的年齡選擇了安逸”

“團隊注重鍛煉大家‘舍我其誰’的領袖意識，和‘我不下地獄誰下地獄’的擔當精神。”作為“頭雁”，高新波對這個平均年齡不足40歲，正值創新旺盛期的“雁陣”，寄予了很高期望，他鼓勵大家到國際知名大學訪學，了解國際同行研究方向、進展，自覺用國際標準衡量自己的研究成果，“做到既不夜郎自大，也不妄自菲薄。”

高新波教授與團隊成員研討問題

十余年中，團隊成員在高新波帶領下充分發揮各自特點，優勢互補，相互支撐，團隊先后獲得了陜西省重點科技創新團隊、教育部長江學者創新團隊和科技部重點領域創新團隊的支持。高新波本人也相繼入選新世紀百千萬人才工程國家級人選，獲得國家杰出青年科學基金資助，獲評長江學者特聘教授，入選國家萬人計劃科技創新領軍人才。

團隊成員在各自方向上也都取得了不錯的“成績單”。其中，2人晉升教授，10人晉升副教授，1人入選萬人計劃、1人獲得杰出青年基金資助、1人入選長江學者資助計劃、2人入選新世紀優秀人才支持計劃、2人入選陜西省科技新星、1人入選中國科協青年托舉計劃。團隊在IEEE Trans上發表論文80余篇，在CCF推薦的A類國際會議上發表論文20篇，Google Scholar統計的論文引用9000余次，10余次獲得國際、國內會議的最佳論文或高引論文，獲國家自然科學二等獎1次、省部級科學技術一等獎3次、二等獎1次。

“高老師身上有著中國傳統意義上知識分子的責任擔當，以及時代賦予他的包容并蓄、富于創新的獨特氣質。”博士畢業后即加入團隊的鄧成，如今已是教授、博導，提起自己的快速成長，他認為主要得益于團隊的“火爐效應”。

旁人眼中具有敏銳科研直覺、深刻洞察力、準確預見性及一語道破問題關鍵能力的高新波，要求自己在工作中做到盡善盡美的同時，也時常告誡年輕人，“千萬別在最能吃苦的年齡選擇了安逸。”

在高新波眼里，前行的腳步容不得半點停歇。“我們希望在圖像的超分辨重建上設計更為先進的算法，在人臉畫像-照片的合成與識別上開發更有效的人員排查和認證系統，實現人機混合智能，并在智慧安全、智慧金融、智慧交通和智慧健康等領域取得應用的突破。”

對于已將“遠方”設定為“更好地讓科技改善生活、服務人類”的高新波和他的團隊來說，下一步“風雨兼程”要實現的“小目標”已立在眼前。