农业生产中计算机视觉与模式识别技术应用

2021-06-11倪江楠

今日自动化 2021年1期

倪江楠

[摘要]伴随计算机和人工智能技术的发展，衍生出来的视觉与模式识别技术也开始在相关领域发挥作用。在农业生产中，通过应用计算机技术一方面可以更加清楚地了解当前生产过程中存在的问题，另一方面也能帮助农民做到科学培育，及时采取措施提升产量与质量，促进我国农业的发展。基于此，文将重点阐述农业生产中计算机视觉与模式识别技术的应用。

[关键词]农业生产;计算机视觉;模式识别技术;应用

[中图分类号]TP391.41 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）01–0–02

Application of Computer Vision and Pattern Recognition

Technology in Agricultural Production

Ni Jiang-nan

[Abstract]With the development of computer and artificial intelligence technology， the derived vision and pattern recognition technology also began to play a role in related fields. In agricultural production， the application of advanced computer technology can， on the one hand， have a clearer understanding of the problems in the current production process， on the other hand， it can also help farmers to achieve scientific cultivation， take timely measures to improve yield and quality， and promote the development of my countrys agriculture. . Based on this， this article will focus on the application of computer vision and pattern recognition technology in agricultural production.

[Keywords]agricultural production; computer vision; pattern recognition technology; application

现代科技的不断发展也改变了传统农业生产的模式，在现代农业生产中通过应用新的技术可以大大提升生产效率，还能利用机械设备完成相对复杂的工作任务。其中，计算机视觉技术主要是利用计算机智能技术仿真人的视觉，借助计算机技术指导农业生产。在农业生产中利用这种技术，不管是对于种植管理，还是后续的收获分级以及对土壤的保护都具有非常重要的现实意義。

1 计算机视觉概述

计算机视觉技术属于模式识别与人工智能交互的技术，计算机视觉技术可以将获取的事物图像借助电脑进行分析，从而获得相应的数据信息和处理程序。要完成这个流程需要借助计算机成像技术、图像处理技术、模式识别技术、人工智能技术、自动化技术等，因此这种技术的应用具有较强的综合性，科技特征十分明显。借助计算机可以对相关的内容进行数据分析，可以有效指导农民完成相关的管理和收获工作。

2 计算机视觉与模式识别技术在农业生产中的应用

2.1 帮助农民快速完成种子的检测与鉴别

借助计算机视觉技术中的图像分析，可以将种子中的成分科学分析出来，从而与数据参数的方式更加完整地展现在生产人员面前，工作人员借此可以判别种子的质量，划分种类，从而有效评估种子的价值。经过对计算机视觉技术的长期研究，当前可以借助这种技术分步骤进行农业生产分类，对于提升生产效率具有一定的积极意义。

2.2 在农业产品种植环境监测中的应用

农业种植要关注种子的品质，这会直接影响产量和质量，另一方面为保证农作物的健康成长，需要提升对农产品种植环境的重视程度。对于土壤、气候等自然条件而言，传统的人工农业生产难以做到直接、准确以及全面的了解。而应用计算机视觉技术可以实现这一目标。计算机视觉与模式识别技术可以根据网络数据库给出的数据中进行对比分析，从而形成数据信息给农业生产人员以科学的建议。根据新品种的生长情况，判断当前的生长环境是否能够满足生长需要，从而及时给出信号，避免带来不必要的损失。由于我国的国土面积较大，地理环境和气候环境存在较大的差异，因此这种技术的应用，促进我国农业的进一步发展具有重要意义。

2.3 在农产品生产过程监视的应用

在农业生产中，不同的农作物通常都会具有不同的生长周期，在生长过程中农作物的长势情况直接影响最终的产量和质量。在具体的环境中，农作物会受到多种因素的影响，因此需要及时进行人工干预，从而保证最终的产量。计算机视觉与模式识别技术的应用可以实时对农作物的生长环境进行建设，并且快速掌握周边的自然条件是否会对农作物产生不利影响，通过这种监视可以形成数据信息传递给农民，农民根据数据信息及时进行调整。当前，这种技术在农作物监视方面的应用只是出于初步阶段，今后将进一步加大研究力度，通过降低技术的应用成本，扩大综合效益。

2.4 计算机视觉与模式识别技术在农业生产收获中的应用

利用计算机视觉与模式识别技术能够有效解放生产力，减少对劳动力的需求量，尤其是对于农业生产中过于精细的工作，传统的模式对人工的依赖性大，而利用计算机视觉与模式识别技术可以很好地解决这一问题。就当前而言，可以通过人工传输的目标对象，在农作物的收获季节使用计算机视觉与模式识别技术，从而完成分拣工作。计算机识别技术已经逐渐在农业生产的多个环节中进行应用，这可以大大提升农业生产中的效率和质量。计算机技术本身具有一定的可拓展性，通过相关技术的增加，这种技术本身将会发挥出更大的价值。

2.5 在农药使用和病虫害防治中的应用

对于农业生产而言，日常的农药和病虫害防治是一项重要工作。除草除虫也是农民需要耗费大量的精力需要做的事情。在除草除虫的过程中，应用计算机视觉技术与模式识别技术能够帮助农民更加准确地完成相关的工作。借助计算机的成像功能能够让计算机提前对杂草和害虫进行确认，从而自动开展除草除虫工作。在农业生产中，为保证产量需要适当使用农药，传统的人工农药喷洒存在严重的不均匀现象，甚至由于农药用量过大，导致农作物死亡的问题。借助计算机视觉识别技术，可以根据田间的基本情况，定量、科学进行喷洒，不仅能够节约农民的劳动时间，还能提升病虫害防治的效果。

2.6 可以判断农业产品所需要的营养量，帮助农产品进行生长

农作物在生长过程中，除了需要保证除草和除虫工作之外，还应该做好水肥管理，保证营养的供应情况。长期以来，人们在进行农作物栽培的过程中过度依赖理论，因此在实际生产中存在营养过多或者过少的情况，不仅影响了最终的产量和质量，甚至对环境也造成一定的不利影响。通过将计算机技术应用到农作物的生产过程中，利用视觉与模式识别技术准确地掌握农作物生产需要的营养量。比如，对于大棚种植的农作物，水分供应十分重要，但过多的水分也会影响产量，因此需要借助计算机视觉技术进行科学控制，既能够保证营养的供应，也能避免营养过剩的危害。

2.7 在农产品分级中的应用

当前，由于人们生活水平的提升，在农作物收获之后，通常都是进行售卖。为了更好的把握农作物的价值，需要对收获的产品进行分级处理，从而根据不同的情况和标准制定相应的市场价格，这对于进一步提升农产品的经济价值具有重要意义。长期以来，对于农作物的分类需要借助人工完成，工作量相对较大，并且标准也不够科学，难以对接市场的实际需求。经过长期的研究可以发现，借助计算机视觉和模式识别技术，可以利用技术对农作物的品级进行区分，保证了农作物的总体效益。另一方面，在对农产品进行分类时，计算机视觉技术能够按照颜色等特征进行区分，比如在收获苹果时，可以根据颜色将苹果划分成红苹果、青苹果和黄苹果，对于不同种类的苹果可以根据市场的实际需求进行调整，在不同的销售渠道中充分发挥苹果的价值，对于扩大种植人员的经济效益具有非常重要的意义。由于技术的不断发展，当前对于农作物的分级处理技术依然不断升级，并且分类的依据也会逐渐增多，跟市场的联系越来越紧密。

2.8 计算机视觉与模式识别技术在耕地保护中的作用

在农产品的种植过程中，耕地的实际情况影响产品的质量与产量。传统的农业生产中，对于不同地域的耕地，需要结合实际情况进行休耕处理，提高土壤的肥力。但目前由于耕地面积日益紧张，因此农民为了更好地获取短期的经济效益，存在过分耕种的情况，长此以往，不利于我国环境的健康发展。在农业生产中，应用计算机视觉与模式识别技术可以准确地检测地质状况，从而更好地了解土壤中有机物的含量，明确休耕时机。当前，由于城市发展的需求，可供农业生产的耕地面积不断减少，从事农业生产的人员也会越来越少，因此如何利用有限的耕地做好农业生产工作已经成为一个非常重要的话题。

3 计算机视觉与模式识别技术中所要面对的问题及发展趋势

尽管计算机视觉与模式识别技术在农业生产中的应用越来越频繁，并且对于解放生产力，降低劳动强度起到一定的作用，但由于相关技术的不成熟以及其他因素的影响，我国的计算机视觉与模式识别技术依然有很多问题去解决。具体体现在以下几个方面：第一，由于技术层面的影响，当前的计算机对于相关数据的获取与分析相对较慢，因此有时难以及时有效的提供可行性的数据报告，供研究人员参考指导实际生产。第二，由于农民的学识等因素的影响，对于自动化生产的相关知识不够了解，导致对数据信息的了解不够深入，影响了计算机视觉与模式识别技术功能的发挥。第三，我国的自动化生产水平相对于国外还有很大差距，部分生产在应用过程中依然不够精确，这也不利于我国农业生产的进一步发展。

就当前存在的问题，需要明确计算机视觉与模式识别技术的重要性，同时加大研究力度，反复实践，不断提升应用。首先，加大科研投入，不断提升计算机识别和计算的速度;其次，重视相关知识的培训和普及，让农民充分享受技术红利;最后，积极向发达国家学习，不断创新，从而在控制精度以及自动化生产方面有所改善。

4 结语

综上所述，农业是我国经济发展的重要产业，也是关系民生大事的产业，利用科技发展农业已经成为一种必然趋势。在应用计算机视觉与模式识别技术的过程中，需要看到技术本身的价值，同时也需要明确当前存在的问题，加大资金投入，重视创新研究，从而让该技术发挥出更大的价值。

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