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2.1 图像分割概述
图像分割是图像处理与模式识别中一项重要而基础的技术手段。其目的是把图像分割成一些有意义的或者应用中感兴趣的区域，这些区域与现实中的各类目标相对应。为了辨识分析目标，必须将有关区域分离鉴别出来，在此基础上才有可能对目标的特征进行提取和测量。可以说，图像分割是成功地进行图像分析、理解和描述的前提条件。
为了弄清图像分割在数字图像处理中所处的层次，我们引入并使用“图像工程”这个概念。图像技术在广义上是各种与图像有关技术的总称。图像技术种类很多，跨度很大，但可以将它们归在一个整体框架------“图像工程”之下。图像工程是一个对整个图像领域进行研究应用的新科学，它的内容非常丰富，根据抽象程度和研究方法等的不同可分为三个有特点的层次，如图1.1所示：
图1.1 图像分割在图像工程中的位置
图像处理着重强调在图像之间进行变换以改善图像的视觉效果。图像分析则主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息从而建立对图像的描述。图像理解的重点是在图像分析的基础上，进一步研究图像中目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对原始成像客观场景的解释，从而指导和规划行动。这三者具有不同的操作对象。图像处理是比较底层的操作，它主要在图像像素级上进行处理。图像分析则进入了中层，它侧重于对像素集合—目标的表达测量描述。图像理解主要是高层操作，基本上是对描述中抽象出来的数据符号进行运算推理。
图像分割是由图像处理进到图像分析的关键步骤，在图像工程中占据重要的位置。一方面，它是目标表达的基础，对特征测量有重要的影响；另一方面，因为图像分割及其基于分割的目标表达、特征提取和参数测量等将原始图像转化为更抽象更紧凑的形式，使得更高层次的图像分析和理解成为可能。
图像处理的发展与计算机以及硬件技术的发展是紧密联系的。最早发表有关 计算机处理图像信息文章的时间要追溯到20世纪50年代，随着计算机以及硬件技术的高速发展，性能大幅度提高，而价格却大幅度下降，有力地推动了图像处理技术的发展，实时图像处理系统的发展大致上可以划分为四个阶段。
① 图像处理系统发展的第一阶段
第一阶段的时间大体上是20世纪60年代到80年代中期，这个时期的图像处理系统采用机箱式结构，主流计算机采用小型机，并采用双屏操作方式，所以系统的体积比较大，功能也比较强，当然价格也比较贵。
② 图像处理系统发展第二阶段
第二阶段的时间大体上是20世纪80年代中期到90年代初期，这个阶段的主要特点是小型化，外形不再是机箱式而是插卡式，绝大部分都采用PC系列微机构成图像处理系统，计算机总线采用ISA(Industrial Standard Architecture)总线，并采用双屏操作方式。图像卡的体积较小，一般图像卡都是采用大规模集成电路甚至是制作专用集成电路，从而使价格降低了。
③ 图像处理系统发展第三阶段
第三阶段的时间大体上是从20世纪90年代初开始，这一阶段图像处理系统突出特点是单屏方式，以微机PCI总线(Peripheral Component Interconnect bus)为支持的单屏方式和以图像压缩传输为特点的图像通信方式成为主流方式，但仍然主要是依靠微机来进行图像处理，在Windows平台上编制图像处理软件包。
④ 基于DSP的图像处理系统
随着微型计算机的发展和普及，现代图像处理方式越来越向高速、小型、简洁的方向发展，图像处理逐渐由专用、笨重的图像处理机过渡到通用、小型方式，但是由于图像数据量大，算法复杂，使用软件来处理时，软件往往局限于计算机的配置，使得图像处理速度比较慢、实时性差、价格高，不能适应恶劣工作环境。
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