農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C視覺技術(shù)的應用

燕紅文

（山西農(nóng)業(yè)大學 信息科學與工程學院，山西 晉中 030801）

計算機視覺技術(shù)依托于強大的數(shù)據(jù)處理能力以及圖像識別與分析能力，對于農(nóng)業(yè)機械的多種應用都可以起到一定的幫助作用。該技術(shù)的應用對農(nóng)業(yè)機械行業(yè)的發(fā)展起到了促進作用，同時，該行業(yè)的特點也使得機器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化角度融入了新的設(shè)計思想，使得農(nóng)業(yè)機械的信息化水平達到了新的高度。很多需要消耗大量人力和物力的農(nóng)業(yè)作業(yè)程序都可以通過計算機視覺技術(shù)與農(nóng)業(yè)機械的有效結(jié)合來實現(xiàn)，極大地解放了生產(chǎn)力。從20世紀70年代開始，農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)作業(yè)中就已經(jīng)開始了機器視覺技術(shù)的應用，經(jīng)過半個多世紀的應用與研究，已大范圍應用在智能收獲機、智能清選機和智能檢測等農(nóng)業(yè)機械中進行農(nóng)場現(xiàn)代作業(yè)，應用效果明顯[1]，促進了我國農(nóng)場作業(yè)的信息化發(fā)展，也提升了我國農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展水平。

1 農(nóng)業(yè)機械中對計算機視覺技術(shù)應用的特點

1.1 強大的圖像獲取與識別能力

計算機視覺技術(shù)依托于強大的圖像獲取與識別能力，可以通過與農(nóng)業(yè)機械的有效結(jié)合，快速地識別出復雜的農(nóng)業(yè)作業(yè)條件，從而實現(xiàn)自動化的作業(yè)程序。依托于圖像獲取識別能力，計算機視覺技術(shù)可以有效簡化以人工獲取識別圖像來進行分析的繁瑣步驟，極大地縮短了整個作業(yè)的時間，提升了作業(yè)的效率，為農(nóng)業(yè)機械的進一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。此外，通過與農(nóng)業(yè)機械相結(jié)合，計算機視覺技術(shù)還能夠完成與圖像獲取和識別有關(guān)的多種操作程序，使得農(nóng)場作業(yè)實施精細化操作更加方便，從而為田間的自動管理提供前期的技術(shù)支持。

1.2 快速的數(shù)據(jù)處理與計算能力

除了對圖像進行快速的獲取和識別之外，計算機視覺技術(shù)還將數(shù)據(jù)的處理與計算進行了有效的應用，依托于快速數(shù)據(jù)處理與計算，對獲取到的圖像進行數(shù)據(jù)處理與計算，通過對計算結(jié)果的選擇性使用，為后繼的操作提供指導。計算機視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的科學使用，可以發(fā)揮其快速數(shù)據(jù)處理與計算的作用，得出更為準確、科學的分析結(jié)果，極大地改善了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械作業(yè)過程中依托于人的經(jīng)驗來進行判斷的方式，提升了整個應用過程中的科學性和準確性。快速的數(shù)據(jù)處理計算能力為農(nóng)業(yè)機械的科學、準確操作提供了條件，是計算機視覺技術(shù)能夠高效率地應用于農(nóng)業(yè)機械中的一項巨大應用優(yōu)勢。

1.3 全自動化的作業(yè)操作過程

在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域合理、有效的應用該技術(shù)，對現(xiàn)代農(nóng)場作業(yè)自動化水平的提高具有很關(guān)鍵作用，從而為我國農(nóng)業(yè)信息化水平提高做出貢獻。計算機視覺技術(shù)可以有效地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力操作，對機械作業(yè)中的一些場景進行判斷，使農(nóng)業(yè)機械的運行具有精準性和科學性。因此，在農(nóng)業(yè)機械中應用計算機視覺技術(shù)可以極大地發(fā)揮出其自動化的優(yōu)勢，為整個機械操作準確率和操作效率的提升提供一定的保障，也為整個農(nóng)業(yè)的科學、高效發(fā)展創(chuàng)造一定的進步空間。

2 3種類型農(nóng)業(yè)機械對計算機視覺技術(shù)應用

2.1 田間作業(yè)類型

在我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，從最初的耕地整理到最后的農(nóng)作物收獲，都需要經(jīng)過繁瑣復雜的操作，按照一定的工序依次實施，雜草去除、害蟲防治等作業(yè)非常重要。隨著我國機械化程度的不斷提升，整個田間作業(yè)的操作工序也開始通過機械來進行，當前，我國田間作業(yè)大多數(shù)都可以通過特定的機械來完成，有效地提升了農(nóng)業(yè)效率，減輕了農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的勞動負擔，為科學、高效的發(fā)展提供了一定的保障。計算機視覺技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展之后，與田間作業(yè)機械的有效結(jié)合，進一步解放了農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的生產(chǎn)力，農(nóng)作物的播種、除蟲、物除草以及田間澆水等都工序可以通過計算機視覺技術(shù)與農(nóng)業(yè)機械的結(jié)合來實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)[2]。在作業(yè)過程中，計算機視覺技術(shù)可以更加準確地獲取田間的圖像信息，并通過數(shù)據(jù)處理總結(jié)出田間作物的生長狀態(tài)以及需要進行的管理，增強了整個農(nóng)作物管理的針對性，不僅提高了田間作業(yè)的效率，而且還提升了其科學性和有效性。比如，在對田間的植物進行除草除蟲操作時，可以通過計算機視覺技術(shù)獲取植物的生長狀態(tài)以及田間雜草昆蟲的發(fā)展狀態(tài)，并通過高效的計算分析，快速反應出應當使用的除草劑種類和劑量，然后進行自動化的精準噴灑，從而完成整個的田間作業(yè)過程。該技術(shù)的應用可確保農(nóng)場作業(yè)的科學性和精準性，同時，還避免了過多的化學產(chǎn)品對農(nóng)產(chǎn)品的污染以及對整個環(huán)境的污染，符合我國環(huán)保發(fā)展的理念。

2.2 農(nóng)業(yè)收獲類型機械

農(nóng)業(yè)收獲機械中，機器視覺的科學使用，使得農(nóng)業(yè)機械信息化的水平得到提高。除此之外，在農(nóng)作物的收獲上，計算機技術(shù)也可以實現(xiàn)有效的應用，其與農(nóng)業(yè)收獲機械的結(jié)合也提升了農(nóng)作物的收獲效率，為整個農(nóng)作物的收獲提供了巨大的便利[3]。比如，在對果實進行采摘時，計算機視覺技術(shù)可以依托于其強大的圖像獲取分析能力，對每個水果的實際生長狀態(tài)進行一定的分析，再通過數(shù)據(jù)計算得出該水果生長的水平，從而快速、準確地判斷出其是否達到了采摘標準，最終完成農(nóng)作物的采摘。計算機視覺技術(shù)的有效應用，不僅極大地提升了農(nóng)作物收獲的速度，提高了整體的農(nóng)作物采摘效率，還可以通過準確的數(shù)據(jù)分析判斷出果實的成熟度，減少了不成熟果實采摘的概率，提升了果實采摘的準確度，保證了農(nóng)作物收獲的質(zhì)量和科學性。另外，使用該技術(shù)可使得農(nóng)村管理的對象細化到一個單位，比如，一棵苗、一顆種子或者一顆果實，從而完成一定的統(tǒng)計，對于某些果實的生長狀況進行一定的評估，就可以依托于數(shù)據(jù)信息來安排整體的農(nóng)作物收獲進程，使得農(nóng)作物收獲過程管理具有精準性。

2.3 農(nóng)產(chǎn)品加工類型機械

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品的處理加工水平也不斷提升，使得我國有越來越多的農(nóng)副產(chǎn)品開始參與到多種貿(mào)易活動中來。農(nóng)產(chǎn)品必須通過后期加工，才可以挖掘出附加價值，提高競爭力，而附加價值的實現(xiàn)，先進的加工機械是前提條件。機器視覺技術(shù)與此類機械的融化可以使得加工具有先進性與科學性，可提升加工效率與質(zhì)量，是農(nóng)產(chǎn)品無人化加工的必備技術(shù)，為農(nóng)產(chǎn)品的科學加工提供保障，促進了我國農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提升。比如，在西紅柿的后期分揀和裝配時，應用計算機視覺技術(shù)可以快速判斷出西紅柿的大小和色澤程度，以快速完成分揀，再通過一定的機械化操作，將不同大小和色澤的西紅柿分選入不同的裝箱軌道中，最終完成西紅柿的分裝。依托于計算機視覺技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品加工機械相結(jié)合的分裝生產(chǎn)線，可以準確地完成西紅柿的分裝，對于西紅柿的等級判斷更加準確，減少了人為因素干擾，有效提升了裝配的效率。所以，機器視覺技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品加工機械的科學融合是一項關(guān)鍵技術(shù)，在農(nóng)業(yè)機械信息化過程中是不可或缺的一部分。

3 結(jié)語

機器視覺技術(shù)產(chǎn)生的巨大應用優(yōu)勢可以對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的田間作業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品收獲以及農(nóng)產(chǎn)品后期加工給予巨大的幫助，但是目前應用中還存在較多的理論問題和技術(shù)問題，加強計算機視覺與農(nóng)業(yè)機械融合的理論研究，設(shè)計具有相應的融合設(shè)備，可提高農(nóng)業(yè)機械信息化的水平，提高智能性和提高精準性是研究趨勢。