1、蓮蓬的自動(dòng)采摘是一新型研究領(lǐng)域，蓮蓬采摘機(jī)器人的開(kāi)發(fā)目的在于使蓮子生產(chǎn)更好的適應(yīng)市場(chǎng)需求、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益。能否準(zhǔn)確識(shí)別出自然環(huán)境下的蓮蓬果實(shí)是蓮蓬采摘機(jī)器人的首要任務(wù)。本文以自然環(huán)境下采集到的子蓮蓮蓬圖像為研究對(duì)象，主要從圖像預(yù)處理、圖像特征提取、目標(biāo)特征降維以及目標(biāo)識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)相關(guān)研究，以實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器視覺(jué)的蓮蓬圖像目標(biāo)物識(shí)別，同時(shí)驗(yàn)證本文所提出的相關(guān)理論與技術(shù)應(yīng)用在同色系圖像識(shí)別中的可行性和可靠性，為蓮蓬的自動(dòng)采摘研

2、究提供技術(shù)支持。主要研究?jī)?nèi)容涉及如下幾個(gè)方面：
　　1、蓮蓬圖像信息獲取。根據(jù)機(jī)器視覺(jué)的基礎(chǔ)理論，分析影響蓮蓬視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別的因素，并確定蓮蓬識(shí)別視覺(jué)系統(tǒng)中的軟件和硬件組成、以及開(kāi)發(fā)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；同時(shí)根據(jù)蓮蓬的自然生長(zhǎng)環(huán)境和生長(zhǎng)姿態(tài)，確定蓮蓬圖像采集的具體方案為：采用數(shù)碼相機(jī)對(duì)自然場(chǎng)景下的子蓮蓮蓬進(jìn)行順光側(cè)面微仰角拍攝，并輸入計(jì)算機(jī)機(jī)終端，處理時(shí)分辨率統(tǒng)一保存為640×480像素，共采集200幅圖像，各圖像中一般包含蓮蓬、蓮花、蓮

3、葉、蓮莖，部分圖像包含天空、水等背景。
　　2、蓮蓬圖像預(yù)處理。主要目標(biāo)是去除復(fù)雜背景，保留各完整連通區(qū)域。根據(jù)蓮蓬圖像及其生長(zhǎng)環(huán)境等特點(diǎn)，選擇HSI顏色空間中的H通道作為分割通道；運(yùn)用簡(jiǎn)化脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在H通道對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行分割；結(jié)合區(qū)域形態(tài)學(xué)知識(shí)，去除區(qū)域噪點(diǎn)，填充孔洞，得到包含蓮蓬、蓮花、蓮葉等完整連通域的預(yù)處理圖像。
　　3、目標(biāo)圖像的特征提取及基于主成分分析（PCA）的特征降維。在RGB和HSI顏色空間下，提

4、取目標(biāo)圖像各連通區(qū)域的R、G、B、H、S、I值，并進(jìn)行線性運(yùn)算，結(jié)合均值直方圖分析得到R、B、H、S、2G-R-B、R/B、G/B這7個(gè)顏色特征量；采用具有平移、縮放、旋轉(zhuǎn)不變特性的Hu不變矩對(duì)預(yù)處理后的單個(gè)連通區(qū)域進(jìn)行形態(tài)特征提取，共提取7個(gè)Hu不變矩；為減輕數(shù)據(jù)計(jì)算量，提高運(yùn)行效率，將提取的14個(gè)顏色和形態(tài)特征進(jìn)行歸一化處理，然后利用PCA對(duì)其進(jìn)行特征降維，提取得到3個(gè)主成分，用于獲取蓮蓬識(shí)別模型。
　　4、基于K-Means

5、聚類分析的目標(biāo)識(shí)別。根據(jù)圖像預(yù)處理和特征提取的結(jié)果，確定所聚類個(gè)數(shù)K=4，隨機(jī)確定4個(gè)初始聚類中心，運(yùn)用K-Means聚類對(duì)訓(xùn)練樣本進(jìn)行訓(xùn)練，得到蓮蓬圖像的目標(biāo)物識(shí)別模型；運(yùn)用該識(shí)別模型對(duì)測(cè)試樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，記錄蓮蓬圖像的準(zhǔn)確識(shí)別率和平均識(shí)別時(shí)間。
　　本研究針對(duì)同色系的蓮蓬圖像進(jìn)行相關(guān)研究，分別從圖像預(yù)處理、特征提取和特征降維、K-Means聚類的目標(biāo)識(shí)別等方面逐步展開(kāi)，以期實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器視覺(jué)的蓮蓬圖像的目標(biāo)物識(shí)別，為蓮蓬采摘機(jī)