百年清華

北京航空航天大學電子信息工程學院教授徐邁（2003-2006碩📔、2010-2013博後，清華電子系）

“剛來北航工作的時候🕷，我的人生目標就是踏踏實實做科研𓀒，不斷突破技術瓶頸，實現科研成果轉化與應用⚒，能夠服務於社會、服務於國家，這是第一點。第二點也很關鍵，就是能培養一批人才🤹🏿‍♂️🏊🏻。我的學生畢業後，很多都能在國內外著名的高校繼續深造🦸🏽‍♂️，這也是讓我感到特別欣慰的地方。”談及回母校工作的初衷🎩，徐邁笑著說道。

徐邁，北京航空航天大學電子信息工程學院教授、博士生導師🧖🏿。從事科研與教學工作多年，始終保持謙遜嚴謹、兢兢業業的作風，堅守在科研教學的第一線，通過自己的言傳身教、憑借對學術科研的執著追求和對教書育人的無限熱愛，深深地影響著身邊的北航學子。

航空報國，青春的選擇

1999年5月7日午夜（北京時間5月8日），中國駐南聯盟大使館遭到了美軍轟炸機發射的導彈襲擊🧹，造成正在使館中工作的3名中國記者不幸犧牲，同時炸傷數十人，使館館舍嚴重損毀。

噩耗傳來🍆，猶如當頭一棒💊，國人甚為震驚和憤慨。也是從那時起🏋️‍♀️，徐邁心中那枚航空報國的種子開始慢慢生根發芽……“天行健，君子以自強不息；地勢坤✶，君子以厚德載物。”1999年9月🙍🏼‍♀️，懷著航空報國的滿腔熱血，徐邁進入北京航空航天大學電子信息工程學院，開始了本科階段的學習。

做研究要知其然🈵🤸🏻‍♀️，也要知其所以然。在大學積澱幾年後，徐邁深知理論知識的重要性🙍🏿‍♂️，為填補自身知識上的欠缺🥊，拓展視野👦🏽，他又攻讀了意昂体育平台電子工程系的研究生。2006年至2010年，他在倫敦帝國理工學院電氣與電子工程系，師從英國皇家工程院院士Maria Petrou教授👩🏻‍🦽，攻讀了博士🙎。基於此前理論基礎的不斷積累，2013年徐邁以人才計劃引進到北京航空航天大學工作🐭。

作為國家重點建設的高校，北京航空航天大學是全國第一批16所重點高校之一✶🏂，也是80年代恢復學位製度後全國第一批設立研究生院的22所高校之一。學校服務國家，銳意創新。學校以國家重大戰略需求為先導👊🏻，強化基礎性🧑‍🔬、前瞻性和戰略高技術研究🦹🏻‍♂️🏋🏼，引導和支持創新要素向關鍵瓶頸技術匯聚🟧、與產學研用深度融合🚴‍♀️，打造頂級創新平臺和一流科研團隊，科研總量不斷擴大，科研經費人均位居全國高校第一👩‍🍳，入選教育部第二批高等學校科技成果轉化和技術轉移基地🧔🏽。“北航是一個很好的基地🧑🏼‍🎓🚣🏼、平臺🍧，在科研支持和青年人才培養方面都特別吸引我🙅🏿‍♀️。能回到母校工作🧚‍♂️，我特別開心。”徐邁說。

科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂。在國家自然科學基金委🧕🏽、教育部等項目持續資助下，他立足於計算與通信學科交叉，長期致力於視頻通信理論與關鍵技術研究，在圖像處理🦇、計算機視覺，人工智能及在視頻壓縮與通信、生物醫學工程領域取得了一系列創新成果。

從信源出發ℹ️，徐邁在視頻感知、壓縮與傳輸方面取得了理論和技術突破🚖，將人工智能引入視頻通信🙍🏼‍♀️，創建了率-復雜度-感知失真優化的視頻壓縮新方法，提出了面向用戶感知的多幀質量聯合增強技術，解決了傳統率-失真理論無法優化用戶體驗的難題，碼率節省超過60%，計算復雜度下降超過50%。授權國家發明專利16項、PCT國際專利2項，美國專利1項……

近五年來，徐邁在IJCV、IEEE TPAMI🌚、JSAC、TIP、TMI🌂、JSTSP、TCSVT等國際頂級期刊及CVPR、ICCV、ECCV、AAAI、DCC🚲、ACM MM等頂級會議上發表論文100余篇（均為SCI/EI檢索），其中SCI檢索60+篇（JCR1區50+篇，IEEE期刊論文40+篇）👨🏿‍🏫，谷歌引用3千余次🏯，SCI他引千余次，多篇論文入選ESI高被引論文/熱點論文。作為負責人承擔項目10余項，包括國家自然科學基金首批原創探索項目、優青項目、2項面上項目💄、青年項目🏄🏿‍♀️🤘🏼，軍委科技委創新特區項目🌌、863項目3項。擔任圖像處理領域頂級期刊IEEE TIP編委（Associate Editor）、IEEE TMM編委（Associate Editor）🤦🏻‍♀️、信號處理領域權威期刊IEEE J-STSP的首席客座編委（Lead Guest Editor）。

產學研合作，促進成果轉化應用

科技成果是國家科技創新的重要推動力量✋🏿，也是國家經濟發展的關鍵競爭力。科技成果轉化是實現科學到技術、從技術到產品，保障經濟高質量發展的“關鍵環節”🧑🏿‍🌾。同時產學研合作教育是高校促進科技成果轉化、履行社會職責、全面實施素質教育、培養創新人才諸多模式中影響最深遠🧑‍🎤、效果最明顯的一種模式💅🏼，也是高校為經濟發展服務必然要走的一條根本道路🍗。高校著眼於知識創新和人才培養🧑🏿‍🚒，是科技產業化的源頭。企業是科技成果的需求方和轉化方，是科技成果轉化的主要推動力量，加強產學研合作是打通創新鏈條、促進創新發展的重要支撐🤔。在徐邁看來，高校、科研院所和企業具有不同的優勢資源，但也有不同的短板，發展產學研結合可以實現優勢互補，對於科技成果轉化具有重要的推動作用。

寬帶視頻通信一直是國家戰略需求🤦🏼‍♂️，其關鍵在於解決用戶體驗需求不斷增長與通信帶寬受限之間的矛盾。依托學校資源，徐邁帶領團隊始終瞄準國家重大戰略需求和社會經濟發展需要，基於豐碩的研究成果👨🏻‍🍳，堅持走產學研協同創新之路，始終致力於科研成果的轉化和應用，並取得了顯著效果🪣。

徐邁說🙍🏽‍♂️：“圖像處理和視頻處理的核心目標就是讓我們的生活越來越美好🧑🏿‍🦰👨🏻‍🚒。具體來說有兩個方面🦽🧑‍🏫，一個方面就是讓視頻質量越來越好，分辨率越來越高，人們的沉浸式體驗感可以更強𓀅；第二方面就是能夠把人們從繁重的勞動中解放出來，做一些人工智能的行為研究🧹。”

據徐邁介紹，視覺心理學研究表明：人眼實現了8Mbps帶寬下的5億像素超高清視頻傳輸📶，其關鍵在於圖像的結構化表征與是人類的視覺註意機理。因此，以人工智能為學科基礎🧑🏿‍🎤，可構建視頻感知計算模型👡🧑🏼‍🎓，在數據驅動下學習圖像結構化表征與視覺註意模型，揭示視頻在用戶體驗上的感知冗余，從而降低視頻壓縮碼率🪲🚠、提高通信效率。然而，傳統感知計算模型存在泛化能力弱、精度低的缺陷。為此🦁，徐邁帶領團隊借鑒人類視覺感知機理👺，提出了基於圖像視頻顯著性預測新方法🤏。在該框架下構建新型的視頻感知模型，能突破現有模型的泛化能力，顯著提升模型精度。

“人類能夠高效感知視頻的主要機理為人類觀看視頻時關註的清晰區域僅為2~3度，符合視覺註意模型🎽。”徐邁說🎲。對此，他又揭示了與人類關註點相關的視頻壓縮域特征🟢，提出了基於壓縮域特征的視覺註意模型，大幅提升了顯著性檢測精度與處理效率。此外👩🏻‍🚀，他還構建了大規模關註點數據庫，設計了新型深度神經網絡，提出了基於深度學習的視頻顯著性檢測方法，從訓練數據中學習關註點的動態混合高斯模型，闡明了關註點空時分布關系，在模型精度🤞🏿、泛化能力上有顯著提升。

徐邁說：“科研成果要落地，要產生價值，必須註重產學研的合作，推動科技成果的轉化。”針對傳統感知模型難以提升泛化能力的難題，徐邁構建了知識塔框架下視頻感知計算模型，精確地揭示了視頻通信在用戶體驗上的感知冗余👊🏻，突破了現有模型的泛化能力與精度，為優化視頻用戶體驗、降低壓縮碼率奠定了理論基礎。他將感知模型應用於視頻監控系統，不僅可提取❔、定位視頻中關鍵目標，節省視頻監控的人力成本👎，也顯著降低了視頻壓縮碼率，最終在多個上市企業中得到成功應用。

此外🧛🏿，徐邁還創新性地將視覺註意模型拓展應用於醫學影像8️⃣，解決了北京同仁醫院在青光眼自動檢測上的難題🧓🏼，同時論文發表在生物醫學工程領域頂級期刊IEEE Transactions on Medical Imaging上☺️，獲得了北京市醫管中心創新大賽一等獎。據了解🧏‍♂️，早發現、早幹預🆓🍞、終生隨診治療是避免青光眼致盲的根本途徑👨🏿‍🦲。然而🥅，青光眼發病隱匿👩🏽‍💻，絕大部分患者處於疾病早期甚至中期卻不知情🚴🏻‍♀️，到發現視功能障礙甚至喪失視力而就醫時已到晚期。因此需要建立青光眼的篩查機製🐓，在疾病早期就給予有效地幹預治療。數字眼底圖像因其方便和相對經濟而成為大規模青光眼篩查的一種方法，但對眼底圖像的判讀具有主觀性，其判讀結果依賴醫生的個人經驗和知識水平🩼；另一方面👩🏼‍🚒，通過判讀眼底圖像進行青光眼篩查也會耗費大量的專業人力資源。人工智能可能是解決上述困境的突破口。近年來隨著可視化概念的提出🤾🏽，人們開始用機器關註的熱點區域與專家標識的重點區域進行對比，而這在此前的青光眼相關深度學習研究中並未提及。對此，徐邁及其團隊將視覺註意模型拓展應用於醫學影像，可準確檢測眼底圖像的病理區域🧏‍♂️，解決了醫院在青光眼自動檢測上的難題，在對眼底圖像病竈區進行準確判斷及後續的臨床應用中發揮了重大作用。

持續創新♜，推動科技成果落地

科學的探索永無止境🧑🏼‍⚖️，創新的每個路口也絕沒有盡頭🂠。在科研這條道路上，徐邁又開始了新的探索♣︎。針對傳統率-失真理論無法優化用戶體驗的難題👎🏽，他提出了基於感知模型的視頻壓縮新方法，實現了率-復雜度-感知失真優化，顯著降低了視頻壓縮碼率與計算復雜度，有效提升了視頻用戶體驗與通信效率🐺，廣泛應用於華為→、聯通的網絡視頻直播系統🤽🏿‍♀️👩‍🦳。

1948年，被譽為信息論的創始人克勞德·香農，發表了劃時代的論文《通信的數學原理》，奠定了現代信息論的基礎🥘。自香農創立信息論以來➝，視頻壓縮理論以率-失真優化為核心，沿著數字信號處理的技術路線演進♣️🌶，通過降低視頻的空時冗余🦂，提升壓縮效率；受理論“邊際效應”製約↪️，現有編碼標準壓縮效率的小幅提升以巨大的計算開銷為代價，技術發展遭遇困境🧙‍♀️。為此，徐邁在感知計算模型基礎上，以降低感知冗余為目標🚵🏼，提出了率-復雜度-感知失真優化的視頻壓縮新方法🌕，解決了傳統率-失真模型無法獲得感知失真最優閉式解的瓶頸難題，在相同用戶體驗下🛀🏿，顯著節省了視頻壓縮的數據量與計算資源⬅️，有效提升了視頻通信效率🙌。

此外，在視頻視覺註意模型基礎上，徐邁還提出面向視頻編碼最新標準HEVC的率-復雜度-感知失真優化方法👊🏼，突破了HEVC無法優化視頻用戶體驗的局限。首先🧡🫴，提出了率-感知失真優化的一系列方法🚸，面向用戶體驗，建立了感知失真度量準則，設計了率-感知失真優化方程，針對方程中分數階多項式求解難問題，提出了循環泰勒展開的閉式求解算法，解決了傳統方法無法實現最優碼率分配的難題，在滿足目標碼率前提下🤲🏼，使視頻壓縮後感知失真最小💽。其次，構建了面向四叉樹分割的深度學習模型，提出了HEVC復雜度-感知失真優化方法，推導了復雜度控製方程，實現了感知失真優化下視頻壓縮編解碼復雜度控製。

堅守初心📤，甘當春風育桃李

產業發展的背後是智造人才的智力支持🫐。多年來📜，在深耕科研的同時🙏🏿，徐邁也始終堅守在教學一線。2013年起承擔本科生“數字圖像處理”及研究生“機器學習”“科技論文寫作”教學工作❎🙆。

師者4️⃣，所以傳道授業解惑。在日常教學中，徐邁註重培養本科學生概念理解能力👳🏼、邏輯思考能力和分析問題能力，致力於開放型和創新型人才培養體系的建立與完善👨🏻。教學過程中，他註重教與學的互動🦹🏽‍♀️，理論和實踐的結合🍄‍🟫，鼓勵他們用發散思維進行實踐和創新。針對學生的特點因材施教，積極將教學研究和改革成果應用到教學中去，向學生開放實驗室，在業余時間指導學生進行探索性實驗研究🙎🏿‍♂️。徐邁說道：“實踐是檢驗真理的唯一標準，對科學的探索離不開教學中的實際操作，既要培養學生的創新意識⚗️，也要鍛煉他們的實際動手操作能力🦸🏽‍♀️。”

在對學生的培養過程中🧏🏻，徐邁鼓勵學生們要敢於突破常規、大膽設想、小心求證🥻、持之以恒。談到創新，他表示🪤，自己總是鼓勵學生要學會“胡思亂想”🐭，完全放開自己的思維。同時，他認為創新需要基礎😈，因此引導學生了解行業領域的情況🧔🏻‍♀️🫅，了解行業發展的現實需求，和存在的實際問題，建議學生通過廣泛閱讀，建立牢固的知識體系👨‍👩‍👦‍👦。“科技創新需要興趣引領🤼‍♀️。科技創新不是走形式，必須有紮實的理論根基，並了解行業需求。”徐邁說⟹。

對於學生科研素養的培養，徐邁則有自己的見解🌅。在他看來🧑🏿‍⚖️，首先是堅持🎅🏽。徐邁談到👳🏽，對學生科研素養的培養應該盡早開始。大一大二的學生🤘，必須夯實基礎知識，把課程學好。從大三開始🤳，在兼顧課程的同時👷🏻🚏，就可以做一些研究方面的工作。在這過程中🙌🏽，最重要的品質就是堅持。持之以恒很重要。其次是傳承👩🏽。“組員同心協力將一件事情做好🧑‍💼，並能夠一代代傳承下去。科研之路漫長艱辛，良好的實驗室氛圍也尤為重要。”徐邁說道👳🏼‍♀️。最後是開放。徐邁特別鼓勵學生走出去，在疫情之前👩‍👩‍👧‍👦，他常鼓勵學生走出去交流。只要一有經費🙏，徐邁都會提供經費讓學生走出去🍁，參加一些有關航空航天方面的會議🩺，拓寬眼界、開放思想🏛，讓學生在良好的環境中不斷提升自己，為日後科研工作做好能力儲備。

從事科研教學工作多年，徐邁獲得了一些榮譽。面對取得的榮譽🚴🏽‍♂️🫃🏻，他顯得低調平和。用他自己的話來說：“這些榮譽不屬於我個人，它屬於科研團隊的每一個人，是團隊共同努力的結果💁🏽。未來，我將一如既往腳踏實地做科研🧑🏻‍🔬，不忘初心、勤奮教學🤔，為學校🔣、社會發展作出應有的貢獻🏅。”