主要研究领域为模式识别与机器学习、智能驾驶、混合增强智能系统。研究成果获国家自然科学二等奖（2016，排2）与国家技术发明二等奖（2007，排4）、教育部自然科学一等奖（2015，排2）和陕西省自然科学一等奖（2023，排1）、IEEE ITS学会杰出研究团队奖、ACCV2012最佳应用论文奖等奖项。提出了视觉主导的智能驾驶计算框架并研制了L4级自动驾驶平台，连续13年参加国家自然科学基金委组织的“中国智能车未来挑战赛”，获IEEE智能交通学会杰出团队奖。提出了智能驾驶的动态场景模式表征与预测理论及方法，研制了获重大国防装备应用的大型舰船航空作业保障无人转运车，核心技术在华为、陕西重型汽车、智加科技等公司智能驾驶产品中的落地应用。发明了自适应注视点的场景图像编码、高效去模糊及安全传输新技术，研制了多个已实际应用系统，社会与经济效益显著。担任中国自动化学会理事及混合智能专业委员会主任委员、中国图形图像学会理事及视觉大数据专业委员会副主任委员、中国人工智能学会机器智能专业委员会副主任委员。