农业机械领域对计算机视觉技术的应用

2020-11-26燕红文

无线互联科技 2020年10期

燕红文

（山西农业大学信息科学与工程学院，山西晋中 030801）

计算机视觉技术依托于强大的数据处理能力以及图像识别与分析能力，对于农业机械的多种应用都可以起到一定的帮助作用。该技术的应用对农业机械行业的发展起到了促进作用，同时，该行业的特点也使得机器视觉技术在农业信息化角度融入了新的设计思想，使得农业机械的信息化水平达到了新的高度。很多需要消耗大量人力和物力的农业作业程序都可以通过计算机视觉技术与农业机械的有效结合来实现，极大地解放了生产力。从20世纪70年代开始，农业机械的生产作业中就已经开始了机器视觉技术的应用，经过半个多世纪的应用与研究，已大范围应用在智能收获机、智能清选机和智能检测等农业机械中进行农场现代作业，应用效果明显[1]，促进了我国农场作业的信息化发展，也提升了我国农业的整体发展水平。

1 农业机械中对计算机视觉技术应用的特点

1.1 强大的图像获取与识别能力

计算机视觉技术依托于强大的图像获取与识别能力，可以通过与农业机械的有效结合，快速地识别出复杂的农业作业条件，从而实现自动化的作业程序。依托于图像获取识别能力，计算机视觉技术可以有效简化以人工获取识别图像来进行分析的繁琐步骤，极大地缩短了整个作业的时间，提升了作业的效率，为农业机械的进一步发展创造了条件。此外，通过与农业机械相结合，计算机视觉技术还能够完成与图像获取和识别有关的多种操作程序，使得农场作业实施精细化操作更加方便，从而为田间的自动管理提供前期的技术支持。

1.2 快速的数据处理与计算能力

除了对图像进行快速的获取和识别之外，计算机视觉技术还将数据的处理与计算进行了有效的应用，依托于快速数据处理与计算，对获取到的图像进行数据处理与计算，通过对计算结果的选择性使用，为后继的操作提供指导。计算机视觉技术在农业机械中的科学使用，可以发挥其快速数据处理与计算的作用，得出更为准确、科学的分析结果，极大地改善了传统农业机械作业过程中依托于人的经验来进行判断的方式，提升了整个应用过程中的科学性和准确性。快速的数据处理计算能力为农业机械的科学、准确操作提供了条件，是计算机视觉技术能够高效率地应用于农业机械中的一项巨大应用优势。

1.3 全自动化的作业操作过程

在农业机械领域合理、有效的应用该技术，对现代农场作业自动化水平的提高具有很关键作用，从而为我国农业信息化水平提高做出贡献。计算机视觉技术可以有效地代替传统的人力操作，对机械作业中的一些场景进行判断，使农业机械的运行具有精准性和科学性。因此，在农业机械中应用计算机视觉技术可以极大地发挥出其自动化的优势，为整个机械操作准确率和操作效率的提升提供一定的保障，也为整个农业的科学、高效发展创造一定的进步空间。

2 3种类型农业机械对计算机视觉技术应用

2.1 田间作业类型

在我国传统的农业生产中，从最初的耕地整理到最后的农作物收获，都需要经过繁琐复杂的操作，按照一定的工序依次实施，杂草去除、害虫防治等作业非常重要。随着我国机械化程度的不断提升，整个田间作业的操作工序也开始通过机械来进行，当前，我国田间作业大多数都可以通过特定的机械来完成，有效地提升了农业效率，减轻了农业从业人员的劳动负担，为科学、高效的发展提供了一定的保障。计算机视觉技术产生和发展之后，与田间作业机械的有效结合，进一步解放了农业从业人员的生产力，农作物的播种、除虫、物除草以及田间浇水等都工序可以通过计算机视觉技术与农业机械的结合来实现自动化的生产[2]。在作业过程中，计算机视觉技术可以更加准确地获取田间的图像信息，并通过数据处理总结出田间作物的生长状态以及需要进行的管理，增强了整个农作物管理的针对性，不仅提高了田间作业的效率，而且还提升了其科学性和有效性。比如，在对田间的植物进行除草除虫操作时，可以通过计算机视觉技术获取植物的生长状态以及田间杂草昆虫的发展状态，并通过高效的计算分析，快速反应出应当使用的除草剂种类和剂量，然后进行自动化的精准喷洒，从而完成整个的田间作业过程。该技术的应用可确保农场作业的科学性和精准性，同时，还避免了过多的化学产品对农产品的污染以及对整个环境的污染，符合我国环保发展的理念。

2.2 农业收获类型机械

农业收获机械中，机器视觉的科学使用，使得农业机械信息化的水平得到提高。除此之外，在农作物的收获上，计算机技术也可以实现有效的应用，其与农业收获机械的结合也提升了农作物的收获效率，为整个农作物的收获提供了巨大的便利[3]。比如，在对果实进行采摘时，计算机视觉技术可以依托于其强大的图像获取分析能力，对每个水果的实际生长状态进行一定的分析，再通过数据计算得出该水果生长的水平，从而快速、准确地判断出其是否达到了采摘标准，最终完成农作物的采摘。计算机视觉技术的有效应用，不仅极大地提升了农作物收获的速度，提高了整体的农作物采摘效率，还可以通过准确的数据分析判断出果实的成熟度，减少了不成熟果实采摘的概率，提升了果实采摘的准确度，保证了农作物收获的质量和科学性。另外，使用该技术可使得农村管理的对象细化到一个单位，比如，一棵苗、一颗种子或者一颗果实，从而完成一定的统计，对于某些果实的生长状况进行一定的评估，就可以依托于数据信息来安排整体的农作物收获进程，使得农作物收获过程管理具有精准性。

2.3 农产品加工类型机械

随着我国经济的不断发展，农产品的处理加工水平也不断提升，使得我国有越来越多的农副产品开始参与到多种贸易活动中来。农产品必须通过后期加工，才可以挖掘出附加价值，提高竞争力，而附加价值的实现，先进的加工机械是前提条件。机器视觉技术与此类机械的融化可以使得加工具有先进性与科学性，可提升加工效率与质量，是农产品无人化加工的必备技术，为农产品的科学加工提供保障，促进了我国农副产品生产质量和生产效率的提升。比如，在西红柿的后期分拣和装配时，应用计算机视觉技术可以快速判断出西红柿的大小和色泽程度，以快速完成分拣，再通过一定的机械化操作，将不同大小和色泽的西红柿分选入不同的装箱轨道中，最终完成西红柿的分装。依托于计算机视觉技术与农产品加工机械相结合的分装生产线，可以准确地完成西红柿的分装，对于西红柿的等级判断更加准确，减少了人为因素干扰，有效提升了装配的效率。所以，机器视觉技术与农产品加工机械的科学融合是一项关键技术，在农业机械信息化过程中是不可或缺的一部分。