计算机视觉技术在智能化农业机械中的应用研究_基于机器视觉的农机自动化作业系统设计与实现

计算机视觉技术在智能化农业机械中的应用研究

1. 崔朝辉 烟台三航雷达服务技术研究所有限公司 264000 0535 山东省 烟台市
2. 何小艳 山东鼎信数字科技有限公司 264003 0535 山东省 烟台市
3. 石增慧 临沂市兰陵县长城镇初级中学 277726 0539 山东省 临沂市

摘要：计算机视觉技术是当前各领域普遍应用的一项现代化技术，其应用前景比较广阔。随着农业机械逐渐走向智能化和自动化，计算机视觉技术应用于智能化农业机械之中已经成为一种趋势，对农业机械自动化、智能化生产的实现发挥重要作用。笔者以计算机视觉技术为切入点，并结合计算机视觉技术关键点，探讨了在智能化农业机械中的应用实践。
关键词：计算机视觉技术；智能农业机械；应用
中图分类号：S77 文献标识码：A
引言
机器视觉技术是指利用计算机来模拟人眼的视觉功能，它运用光学装置和非接触传感器从客观物体的成像中取出识别需要的特征信息，对之采取处理并分析判断，最后将其应用于测量、检测和控制，机器视觉技术也可以称之为计算机视觉技术。这一技术最显著的特点是与被观测的目标没有任何的直接接触，因此不会对所观测的目标产生任何的损伤，这是其他的检测方式所无法比拟的，而且还减小了工作中的检测误差，提高了工作效率。
1 计算机视觉技术概述
计算机视觉技术，有别于传统计算机技术，以计算机信息技术为基础，加入影像扫描与解析技术，具有精确辨识与控制的功效。计算机视觉技术作为一种新兴技术，在许多关键领域中均有所应用，如人工智能、模式识别等领域。近年来，计算机视觉技术在农业机械化和自动化设计中得到了广泛应用。农业机械以计算机视觉技术为核心，以人眼成像原理，在光谱学作用下，能高效地捕捉图像，并将这些图像和数据进行实时分析和整理，以实现农业机械化和自动化发展目标。
2 计算机视觉技术在智能化农业机械中的应用实践
2.1 智能化导航
在农业机械导航中，计算机视觉技术的应用主要有以下三个部分：1）对农业机械运行轨迹进行分析，了解其运行状态。目前，在传统卫星导航技术基础上，为了进一步提高农机的自动驾驶精度，通常采用计算机视觉技术和 GPS 导航技术相结合。不管是在田间地头还是在果园，卫星导航系统运行轨迹往往会受到田间的实际情况影响。2）为了躲避田间地界的障碍，可以通过可视化方式检测到农机运行路径上的障碍，向控制系统发出警告，以防止车辆在行进中遇到障碍。3）通过与控制系统协作，实现较为复杂的行车过程控制。例如，在农用植保作业中，可以根据行驶中获得的作物信息，及时地控制喷药量的增加和减少，从而达到精确的导航和同步操作要求。
2.2 田间作业机械
在开展农业生产时，既要重视对农作物的播种和收获，又要重视日常除草以及病虫害防治工作。改革开放以来尤其是近20年，在党和政府的高度重视下，我国农业机械化发展迅猛，当今我国农业机械化水平已经比较高，基本实现了田间作业机械化，并取代了传统人工作业方式，这无疑使农业作业的效率得到较大程度的提升，同时明显降低农业从业人员的工作强度，实现了农业高效率生产。将计算机视觉技术运用到智能化农业机械设备之中，可以实现农业生产力的二次解放，无论是农作物播种和收获，还是农田除虫除草，均能够利用该技术实现自动化作业。将该技术融入智能化农业机械设备中，可以通过计算机视觉技术对农田图像信息进行精准获取，然后对这些图像信息进行分析和处理，从而了解农作物的生长态势以及病虫害情况，便于农作物的日常管理。这不仅能够改善农业机械在田间作业的效率和速度，而且还能够为农业管理提供准确的数据信息支持。例如，在对农作物病虫害进行防治时，可借助计算机视觉技术对农田中的农作物生长态势、病虫害情况、杂草生长情况等信息进行获取，通过科学计算分析，可以对农药的使用种类、使用量以及使用浓度进行确定，并自动、精准地喷洒农药，科学使用农药，有效避免农药过量使用问题的发生，从而降低农药对农业生态环境造成的污染。
2.3 筛选农产品
在现阶段，由于信息化及网络技术不断发展，农产品销售也呈现出了“电子商务”“网络化”趋势，对农产品进行分类，即可大大增加企业经济效益。这一过程中，采用计算机视觉技术和计算机软件，对农产品进行图像采集和预处理，可根据预先设置的标准，对农产品进行快速、精确的筛选。计算机视觉技术可有效地解决传统机械分拣精度低的问题，进一步提升产品市场口碑。如今，有关利用计算机视觉技术进行农业分类的研究越来越多，如有人通过对山核桃的横径、果长、大小等特征进行分析，对其进行分类。又如，还有人根据土豆的粒径大小参数，对土豆的大小进行大、中、小分级，均获得了较好的效果。
2.4 农产品加工
随着我国现代化经济迅速发展，农产品加工技术水平不断提高，使得很多农副产品逐渐进入了国际市场。农产品要通过科学加工才能增值，从而提升其市场竞争能力。然而，若要增加产品附加价值，就必须要有优质的加工设备。在农业机械农产品加工中应用计算机视觉技术，可以提高农产品加工速度和质量。例如，苹果分类和组装时，利用计算机视觉技术可以快速准确地识别出苹果颜色、大小，再根据农业机械的自动操作，将不同大小、颜色的苹果放入不同包装轨道中，完成苹果包装任务。同时，采用计算机视觉技术，可以有效地加快苹果分拣和包装速度，减少人工因素对其的影响，确保包装科学。所以，把计算机视觉技术与农业加工机械紧密结合起来，对推动农机信息化建设起着非常重要的作用。
3 结束语
将计算机视觉技术应用于智能化农业机械之中是当前农业机械化发展的一大趋势，也是实现农业机械自动化、智能化及信息化的重要条件。计算机视觉技术的应用能够提升智能化农业机械使用的准确性和高效性，降低农户劳动强度，提高农作物的产量和质量，有力地提高农户的经济收益，促进我国农业机械化水平的持续提升，助推乡村振兴。
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