張 燕 ， 趙婉忻 ，駱 盛

（1.西北工業(yè)大學(xué) 圖書館，陜西 西安710072；2.中國兵器第203研究所，陜西 西安 710065）

1 壓縮感知文獻(xiàn)計量研究的意義

壓縮感知理論由Donoho等人于2004年提出，2006年，《IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY》報道了 Donoho的題名《Compressed Sensing》的文章，揭開了壓縮感知研究的序幕。壓縮感知的英文表示為：Compressed Sensing,Compressive Sampling。有部分文獻(xiàn)也采用Compressive Sensing,Compressed Sampling的表述方法。壓縮感知理論是從信號本質(zhì)出發(fā)的一種采樣技術(shù)，在該理論下，由于信號的采樣速率不再取決于信號的帶寬，故信號的采樣與處理可以以非常低的速率進(jìn)行，顯著降低了數(shù)據(jù)存儲和傳輸代價及信號處理時間和計算成本。本文基于SCI數(shù)據(jù)庫從文獻(xiàn)計量角度為全面了解壓縮感知研究狀況提供一定的依據(jù)。

2 壓縮感知文獻(xiàn)計量研究的方法

SCI是美國科學(xué)情報研究所出版的數(shù)據(jù)庫，它不僅可以作為文獻(xiàn)檢索的工具，而且可以為科研評價提供重要依據(jù)[1]。本研究使用SCI擴(kuò)展版(SCIE)對壓縮感知進(jìn)行文獻(xiàn)計量學(xué)的初步統(tǒng)計，檢索方法為在SCI主題詞中輸入“compress*sensing” or “compress*sampling”，“*”是文獻(xiàn)檢索中的截詞符，以防漏檢文獻(xiàn)。檢索時間結(jié)點為2011年10月12日。共有653條文獻(xiàn)記錄。使用的分析方法是將WOS(Web of Science)中自帶的分析功能與Excel軟件相結(jié)合,從時間分布、地區(qū)分布、機(jī)構(gòu)分布、學(xué)科分布等方面對壓縮感知研究文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計和計量分析，把握其分布特征，供相關(guān)研究人員參考。

3 結(jié)果與討論

3.1 按照時間、區(qū)域分布的計量分析

對研究論文進(jìn)行時間分布的分析，可以從一定程度上反映該研究領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r和速度。表1為壓縮感知研究論文每年的發(fā)文情況以及涉及該研究領(lǐng)域的國家/地區(qū)數(shù)目。從表1可以看出，自2006年Donoho的文章被報道以來，該研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)開始被陸續(xù)報道，這說明壓縮感知的研究是一個新興的領(lǐng)域，發(fā)展歷程相當(dāng)短。從文獻(xiàn)數(shù)量的增長趨勢看，2006～2010年間文獻(xiàn)數(shù)量逐年增長，一直呈上升態(tài)勢，并且涉及該領(lǐng)域研究的國家/地區(qū)數(shù)目逐年增長，這兩方面同時說明，世界各國科學(xué)家對這一領(lǐng)域的關(guān)注和興趣在逐步加大。

2006年,只有美國進(jìn)行了壓縮感知方面的探索研究，在隨后的 5年，共有38個國家/地區(qū)進(jìn)行了壓縮感知方面的研究，表2統(tǒng)計了發(fā)文量在世界前10的國家?？梢钥闯?，美國不僅是最早涉足該領(lǐng)域的國家，同時也是發(fā)文量最多的國家。中國于2008年在SCI上由西安電子科技大學(xué)石光明發(fā)表了第一篇壓縮感知方面的文章，其主要闡述基于壓縮感知理論采用超低速采樣對超寬帶回波信號進(jìn)行檢測的方法。中國的總發(fā)文量世界排名第二，共發(fā)表92篇，其次是法國。由此可以看出中國在世界整體水平上位居前列，這反映了中國在該領(lǐng)域的工作獲得了世界范圍的認(rèn)可。

表1 壓縮感知論文按照時間、國家分布

此外通過對全部文獻(xiàn)進(jìn)行語種分析，發(fā)現(xiàn)研究論文基本采用英語表達(dá)（占全文量的99.541%），當(dāng)前絕大多數(shù)基于SCI平臺的研究工作基本上都有類似的結(jié)論，這與英語的廣泛應(yīng)用和國外期刊的語言要求等有關(guān)系。

3.2 按照研究機(jī)構(gòu)、文獻(xiàn)類型的計量分析

表3列出了壓縮感知發(fā)文量前10位的國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)。目前，全球共有435個研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓縮感知方面的研究。其中斯坦福大學(xué)在壓縮感知領(lǐng)域發(fā)文量最多，位居第二的是麥迪遜大學(xué)，其次是美國萊斯大學(xué)，排名前三的機(jī)構(gòu)均屬于美國，再次反映出美國在這一領(lǐng)域研究的先進(jìn)性。中國大陸研究機(jī)構(gòu)以清華大學(xué)為代表（排名第7），它也是唯一進(jìn)入世界前十排名的國內(nèi)研究單位。發(fā)文數(shù)量前十的機(jī)構(gòu)全部是大學(xué)，說明大學(xué)在壓縮感知研究領(lǐng)域是產(chǎn)生成果的主力軍。

此外，涉及該領(lǐng)域的文獻(xiàn)類型以期刊論文為主占總數(shù)的96.024%，其次是會議論文占2.905%，編輯素材1.070%，會議摘要0.917%等。說明期刊論文是壓縮感知的主要發(fā)文形式，會議論文居于其次，此類文獻(xiàn)通常報道國際壓縮感知的最新進(jìn)展,具有較高的參考價值。

3.3 按照學(xué)科領(lǐng)域、期刊來源的計量分析

一方面研究人員對壓縮感知理論進(jìn)行研究，已發(fā)展了塊CS理論[2]、分布式 CS理論[3]、Bayesian CS理論[4]、無限維 CS理論[5],變形 CS理論[6]、譜 CS[7]、邊緣 CS理論[8]、Kronecker CS理論[9]等。另一方面，隨著研究的深入，壓縮感知理論的優(yōu)越性不斷受到學(xué)者的肯定，將壓縮感知理論應(yīng)用到不同領(lǐng)域的研究成為熱點。目前壓縮感知共涉及29個學(xué)科領(lǐng)域,主要應(yīng)用于工程技術(shù)(50.917%)、計算機(jī)科學(xué)(21.865%)、數(shù)學(xué)應(yīng)用(16.667%)、放射核醫(yī)學(xué)成像(13.761%)、物 理(10.398%)、光 學(xué) 設(shè) 計(9.021%)、成 像科學(xué)攝影技術(shù)(4.587%)、電信技術(shù)(4.128%)、地球化學(xué)物理學(xué)(3.823%)、生物分子學(xué)(2.446)等領(lǐng)域。

表2 壓縮感知發(fā)文量前10的國家

表3 壓縮感知發(fā)文量前10位的研究機(jī)構(gòu)

壓縮感知的研究工作發(fā)表的期刊種類共有189種，排名前十的期刊見表4。

從期刊所涉及的領(lǐng)域可以看出壓縮感知已經(jīng)對信號處理、信息論、光學(xué)工程、醫(yī)學(xué)成像等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了一定影響。這10種期刊共發(fā)文260篇，占總數(shù)的39.695%，其中發(fā)文量最高的期刊是IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING，共發(fā)文62篇。影響因子最高的期刊是SIAM JOURNAL ON IMAGING SCIENCES， 達(dá)到 4.500。 這 10種期刊除了 “PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY”是來自英國的期刊，其余9種全部是美國期刊。總體來說刊載壓縮感知的學(xué)術(shù)期刊影響因子大多數(shù)偏低，影響因子是衡量學(xué)術(shù)期刊影響力的一個重要指標(biāo)，說明壓縮感知研究的影響力目前還有待提高。

3.4 壓縮感知按照被引頻次的計量分析

被引頻次不僅可以反映科技論文研究成果的學(xué)術(shù)水平，同時也能反映作者的科研成果被國際同行關(guān)注的程度，論文被引次數(shù)越多，尤其是去除自引后的被引次數(shù)(他引次數(shù))越多，說明其在該研究領(lǐng)域的影響越大。分析結(jié)果顯示，本次調(diào)查的653篇文獻(xiàn)，每項平均被引用次數(shù)為6.527(他引頻次)，被引頻次達(dá)到200次以上的文獻(xiàn)有6篇，這些文獻(xiàn)主要是介紹壓縮感知理論的原創(chuàng)性文獻(xiàn)，其中包括介紹如何通過正交匹配追蹤算法從隨機(jī)測量矩陣中恢復(fù)信號的方法，將壓縮感知應(yīng)用于快速磁共振成像方面的方法。其中Donoho于2006年發(fā)表的題名為“Compressed Sensing”的文章總被引頻次達(dá)到 1 359次，Donoho因此獲得 “2008年IEEE IT學(xué)會最佳論文獎”。表5列出了發(fā)文量前十國家的文章他引次數(shù)以及平均每項被他引次數(shù)。

表4 壓縮感知發(fā)文量前10位的期刊

由表5可以看出：目前，我國SCI論文平均每項的被引次數(shù)偏低。通常認(rèn)為，越是具有原創(chuàng)性的文獻(xiàn)，越容易被引用。從這一方面來看，我國在這一領(lǐng)域的原創(chuàng)力還有待提高。值得一提的是葡萄牙雖然目前被SCI收錄的文獻(xiàn)僅6篇，但是總的他引次數(shù)達(dá)到293次，均被引次數(shù)達(dá)到48.833次。該國高被引論文主要闡述通過分離逼近算法對稀疏信號進(jìn)行重構(gòu)以及梯度投影在稀疏信號重構(gòu)問題上的應(yīng)用問題，值得關(guān)注。

4 結(jié)論與展望

根據(jù)對壓縮感知文獻(xiàn)的計量分析結(jié)果，綜合已收集的信息，總結(jié)出壓縮感知的研究現(xiàn)狀以及一些體會。

壓縮感知文獻(xiàn)數(shù)量呈逐年增長趨勢，表明壓縮感知研究還在不斷深入。目前研究層次較為集中，主要集中在工程技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)方面，說明科研工作者不僅對壓縮感知理論進(jìn)行研究，更重要的是將其應(yīng)用到不同的領(lǐng)域，并且已經(jīng)對信號處理、信息論、光學(xué)工程、醫(yī)學(xué)成像等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。

壓縮感知研究較多的國家有美國、中國、法國、德國、以色列等國。其中多產(chǎn)的研究機(jī)構(gòu)有斯坦福大學(xué)、麥迪遜大學(xué)、美國萊斯大學(xué)、加州理工學(xué)院、杜克大學(xué)、以色列理工大學(xué)、清華大學(xué)等?？蒲性核?、公司、企業(yè)等機(jī)構(gòu)的發(fā)文量較少。無論從研究范圍和深度，美國在該領(lǐng)域的研究占相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。

我國對壓縮感知研究在論文數(shù)量上不斷增長，并處于世界上游水平，這是重視科研、加大科研投入及廣大科研人員努力的結(jié)果。但是從文章的被引頻次可以看出，國內(nèi)文章的質(zhì)量還有待提升，科研人員必須在高水平的科研成果上有所突破。這就需要整合資源，充分利用現(xiàn)有的技術(shù)、人才和資金，建立具有國際競爭力的研發(fā)團(tuán)隊，使現(xiàn)有資源最大化利用，同時加大國際上的科研合作與交流。

表5 發(fā)文量前十國家的文章被他引次數(shù)以及平均每項被他引次數(shù)

從對已有文獻(xiàn)數(shù)量的計量分析，可以預(yù)測壓縮感知方面研究論文的數(shù)量將繼續(xù)增加，壓縮感知的研究正從早期的概念理解、數(shù)值仿真、原理驗證、系統(tǒng)初步設(shè)計等階段，轉(zhuǎn)入到理論的進(jìn)一步深化及實際系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用階段。在這個快速發(fā)展的領(lǐng)域，研究人員在重點課題上一旦有新的發(fā)現(xiàn)和新的創(chuàng)造，應(yīng)及時總結(jié)，及時發(fā)表以免滯后。

[1]唐品.科學(xué)引文索引及其在科研評價中的作用[J].圖書與情報，2005(1)：68-70.

[2]GAN L.Block compressed sensing of natural images[A].Conf on Digital Signal Processing(DSP)[C].Cardiff,UK,July 2007.

[3]CEVHER V,GURBUZ A,MCCLELLAN J,et al.Compressive wireless arrays for bearing estimation of sparse sources in angle domain[A].IEEE Int Conf on Acoustics,Speech,and Signal Processing(ICASSP)[C].Las Vegas,Nevada,April 2008.

[4]JI S,XUE Y,CARIN L.Bayesian compressive sensing[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2008,56(6):2346-2356.

[5]BRUCKSTEIN A M,ELAD M,ZIBULEVSKY M.A nonnegative and sparse enough solution of an underdetermined linear system of equations is unique[A].ISCCSP[C].Malta,2008:762-767.

[6]MATEI B,MEYER Y.A variant on the compressed sensing of Emmanuel Candes[OL].http://www.dsp.ece.rice.edu/cs.

[7]DUARTE M F,BARANIUK R G.Spectral compressive sensing[OL].[2011-10-12]http://www.dsp.ece.rice.edu/cs,(Preprint).

[8]GUO W,YIN W.Edge CS:an edge guided compressive sensing reconstruction[R].Rice University CAAM Technical Report TR10-02,2010.

[9]DUARTE M F,BARANIUK R G.Kronecker compressive sensing[OL].[2011-10-14]http://www.dsp.ece.rice.edu/cs,(Preprint).