主要研究领域为人工智能、计算机视觉及医学图像处理，提出了超图计算理论及方法，在Engineering、IEEE TPAMI等发表论文百余篇，出版《超图计算》中英文专著，论文引用2万余次。多次入选科睿唯安高被引科学家和爱思唯尔中国高被引学者，兼任领域重要期刊IEEE TPAMI、IJCV和MedIA编委，以第一完成人获中国电子学会自然科学一等奖等。