主要研究领域为人工智能与深度学习、智能底层视觉、三维重建、计算成像。近年具体研究方向包括多维媒体信号的高效表示与分析、基于云媒体大数据的智能视觉增强、面向结构性降质的图像恢复、多元视觉信息的高分辨率计算成像、以人为中心的三维重建等，并探索增强现实/虚拟现实、智能视频监控、工业视觉检测、生物医学观测等应用。研究受到国家自然科学基金等20余项科研项目的支持，并与国内外知名大学建立了持续而深入的合作。在Nature Methods、IEEE TIP/TMM/TCSVT、CVPR/ECCV/NeurIPS/AAAI等国际期刊与会议上发表学术论文150余篇（IEEE期刊长文50余篇），获得VCIP2016最佳10%论文奖和ICME2017最佳论文奖（ World's FIRST 10K Best Paper Award – Platinum Award）。获国家发明专利40余项，曾获天津市科技进步一等奖（2022）、天津市技术发明一等奖（2016）、国家技术发明二等奖（2008）等多项省部级科技奖励。担任国家自然科学基金委员会、科技部、教育部、广东省科技厅、陕西省科技厅等部门的评审专家。入选教育部“新世纪优秀人才”（2012）、北洋青年学者（2014）、天津市创新人才推进计划·青年科技优秀人才（2015）、国家高层次青年人才（2020）。