從1978年開始從事模式識別研究。1979年至1980年相繼提出了用於癌細胞識
別的形狀特征和樹分類器設計方法，是模式識別方面我國在國際上發表作品較早的人。1980年秋至1982年春為美國Purdue大學訪問學者，在模式識別前沿領域開展了深入研究。1981年至1984年間，她建立了壹類適於景物分析的屬性擴展圖文法；提出並實現了屬性與隨機樹方法的高效誤差校正句法分析算法及其對英文字符識別的應用；給出了壹類語義與句法引導的形式語言翻譯模式並用於圖像處理，從而以高維屬性文法實現了統計模式識別與句法模式識別的有效結合。1982年她率先在我國開展了圖像數據庫理論與方法研究，後得到國家自然科學基金的連續資助。在這期間，她提出了新型圖像數據結構CD表示，還取得了二維符號串ICON索引的重要結果。1986年至1990年，她主持了國家七·五科技攻關項目“模式識別圖像數據庫”的研究工作，取得四項具有國際先進水平的成果，獲七·五科技攻關重大成果獎。其中研究成功的地理信息系統，圖像數據結構采用CD表示，有很強的綜合信息檢索和空間數據信息復合功能；並研制了體現最新技術思想的圖像數據庫管理系統和可視化圖像查詢語言，實現了圖像操作和數據操作的統壹處理。
1982年至1985年，在她主持的科學基金項目中，對數字圖像的離散幾
何性質進行了深入的研究，創造了從指紋灰度圖像精確計算紋線局方向，進而提取指紋特征信息的理論與算法。隨後，在她主持的國家七·五科技攻關項目中，研究成功適於民用身份鑒定的全自動指紋鑒定系統和適於公安刑事偵破的指紋鑒定系統，1990年曾在美國中標進入國際市場，鑒定評價為居於國際領先地位的科技成果，1991年獲國家教委科技進步壹等獎，1993年獲國家科技進步二等獎，1993年當選為中國科學院院士。
1990年至1993年，她在國家自然科學基金重大項目“智能信息處理與智能信息系統”中主持了計算機視覺研究。她與她的學生壹起，得出了由含曲面多面體景物的線畫圖定量恢復三維形態的原理和快速求解與誤差校正算法，以及數字空間數字形態學的幾何理論和結構元分解理論與算法。 1996年至今，她又先後主持了多項重要科研項目：在航天863項目中研究成功以遙現為應用背景的高性能動態序列圖像壓縮軟件系統；在國家自然科學基金重點項目和九·五攻關專題中，對基於小波的視覺方法和圖像數據壓縮又有新的發展，以代數方法實現了具有緊支集的雙正交小波的構造和優選，以及同時支持無失真壓縮和有失真壓縮的小波變換和以此為基礎的基於感興趣區域的圖像壓縮；承擔國家973課題“信息安全、傳輸與可靠性研究”期間，建立了壹般可逆線性變換可整數實現的理論，給出了相應的算法及其在離散余弦變換、顏色空間變換、K-L變換等的整數實現上的應用。在此基礎上所提出的“多成分變換”技術建議書得到JPEG 2000圖像壓縮國際標準的采納，收入其第二部分終稿的相應章節，在國際權威學術期刊上發表的相關論文還被列為“多成分變換”部分的唯壹參考文獻。在基於代數方法構造和優選的雙正交小波進行圖像壓縮、壓縮算法的硬件實現等方面也取得重要的研究成果。