圖像識別技術在農業領域中的應用

林 羽 劉斌瓊 福建省農業科學院畜牧獸醫研究所 福州 350013

依托信息科學、大數據、人工智能以及云計算的高速發展，圖像識別技術已經被廣泛應用于多種場景，從簡單的條形碼識別、指紋識別，再到時下流行的人臉識別，其應用也從單純的安全領域拓展到交通、工業、支付、物流、農業等諸多方面。與傳統依靠人力的技術相比，依托強大算法支撐的圖像識別技術不僅提高了準確率，大幅度地縮短了單個物品的識別時間有效提升了工作效率，同時還實現了全自動化和無人值守，大大降低了成本。因此，新時代的農業發展也要找準與圖像識別技術的契合點，用新技術解決畜禽精準化養殖、植物保護等環節存在的不足和難點，有效助力農業的高質量發展。

1 圖像識別技術

圖像識別技術是一種利用攝像系統獲取圖像，再根據程序算法對圖像本身的各類屬性進行提取、分析和處理，并通過后臺大數據庫的相關比對，最后達到自動識別圖像信息的技術。與早期的條形碼和二維碼識別技術相比，其最大的好處在于能客觀地識別物體本身，而不是只通過身份標簽來區分，可以有效地避免身份標志信息的偽裝，適用的范圍更廣，安全性更高。從技術層面來說，圖像識別技術是人工智能技術發展的一個重要分支，主要是通過計算機的算法儲存構建了不同場景的圖像識別模型，把已知事物的特征進行提取和歸納，然后形成記憶模型也稱模板，如果被識別的圖片與算法中的模板具有相同的特征，那么該圖像就被識別了。

2 圖像識別技術在農業中的應用

2.1 在植保領域的應用 病蟲害災是制約農業可持續發展的一個重要因素，要利用好圖像識別的技術特點，提升病害識別和蟲害識別的工作成效。傳統的病蟲害防治工作主要依靠基層農技人員和科研人員的手工檢查，不僅需要大量的人員而且效率相對低下。碰到地理位置偏遠的區域，技術人員往往無法及時到達，只能根據缺乏專業知識的農戶模糊描述，導致許多重要細節缺失，容易判斷錯誤。借助圖像識別系統，可以在手機端開發病蟲害在線監測系統APP，通過歷史數據詳細定義病害發生的主要部位和蟲害發生的每個階段特征，構建好不同作物的病蟲害模型。使用人員只要通過APP進行田間采樣拍攝，并輸入圖像，就可以對接病蟲害知識庫，識別與分析病蟲害種類，得到科學防治方案。這樣即使那些不具備專業技術的農戶也可以輕松使用，不僅緩解了我國農技人員比例偏低的困境，還有效提高了病蟲害防治效率，更可以抑制農藥的濫用，具有十分可觀的經濟、社會和生態效益。

2.2 在精準飼養領域的應用 以生豬飼養為例，在傳統的養殖模式下，盡管喂豬實現了機械自動化，但依舊還是比較粗獷，通常是10～15頭豬放在一起投喂飼料，吃多吃少全憑豬自己用力氣搶，導致了同一欄的豬體重差異很大，最重和最輕的能相差50%。如果結合圖像識別系統，就可以開發一套“豬臉識別”系統，可以讓計算機認識每一頭豬，詳細了解每一頭豬，知道它每天要吃多少，逐步做到“精準到克”地喂養每一頭豬。當豬餓的時候，只要走到食槽邊，投喂設備就可以讀取該豬的信息，自動計算出相應的采食量，并輸出定制餐食，讓所有的豬都能獲得均衡的營養，從而把同一欄豬的體重差異控制到10%以內。

2.3 在養殖保險方面的應用 在養殖病死保險的理賠過程中，勘探員的出行成本往往很高，在一些交通不便的地區甚至達到了30%，有時為了一頭病死動物要下鄉2次以上。借助圖像識別技術可以構建遠程的動物身份識別系統，可以精準鎖定每個需要理賠動物的身份信息，既省去了勘察員舟車勞頓的高昂成本，又避免虛假理賠和重復理賠的問題，具有十分可觀的經濟效益。

3 開發農業圖像識別技術的建議

圖像識別技術的應用有助于提升農業智能化水平，是農業信息化工程中的一個重要組成部分，必須要進一步明確建設目標和任務。一要做好不同應用場景的模板設置，為圖像識別應用的開發、設計、使用提供統一的標準。二要注重規范農業數據資源的編目格式，畢竟數據只有流動起來才能發揮作用，所以，要避免各項技術產生的數據出現“孤島”現象，在模板中就要規范數據格式，做好數據訪問的系統接口，實現數據的流動和價值挖掘。三要加強人才培養。圖像識別的核心技術是計算機算法，農業領域涉及的圖像與其他行業的有所不同，所以，把某些領域十分成熟的算法引用過來還必須做適當的修改，其工作量是十分巨大的。因此，要加強相關領域的人才培養力度，尤其是具有農業知識和信息化知識的復合型人才。要拓寬人才培養渠道，除了在高校設置相應學科培養外，還要注重對現有人才的再培訓，讓具有較強計算機技能的農業專家參與到圖像識別算法的開發工作，做好人才資源的整合工作。