計算機視覺技術在智能化農業機械中的運用

南陽職業學院 李聰聰 楊貞鈺

引言

計算機視覺技術擁有十分強大的數據處理能力與圖像識別和分析能力，對農業機械智能化發展起到了積極的推進作用[1]。我國是農業大國，發展智能化農業對促進我國農業產業健康可持續發展至關重要。智能化農業機械有助于加強對生態資源的保護，促進我國農業現代化進一步發展。在當下我國農業生產過程中，存在一些耗費大量人力與物力的環節，通過計算機視覺技術的應用，加強農業機械的智能化水平，可以很好地解放生產力，保障農業經濟穩步增長。自20 世紀70年代，我國科研人員已經開始將計算機視覺技術融入農業機械中，在經歷了50 多年的不斷發展之后，計算機視覺技術已經廣泛融入智能收獲機、智能清選機以及智能檢測等各種類型的農業機械設備中，并取得了較為理想的應用效果，進一步強化了企業自身農產品的市場競爭力，推動了我國農業經濟的進一步發展，實現了社會經濟的穩定與和諧。本文重點分析了計算機視覺技術內涵，明確了智能化農業機械技術關鍵點，指出了計算機視覺技術在智能化農業機械中的運用方式，以此不斷提高我國農業機械的智能化水平。

1 計算機視覺技術概述

隨著現代社會經濟的快速發展，計算機以其精準的、高效的特色獲得了人們的廣泛認同與重視[2]。特別是近幾年快速發展的計算機視覺技術，與傳統計算機技術不同的是，該技術以計算機信息技術為載體，引入了對目標圖像掃描和分析的功能，以此來實現對數據的精準識別，提高對數據信息的控制水平[3]。盡管計算機識別技術屬于現代新興技術種類，然而其已經在人工智能及模式識別等高層次計算機技術運用領域中占據了至關重要的地位。此外，計算機視覺技術最早在20世紀70 年代被提出來，然而隨著近些年的快速發展，已經在當下十分流行的人工智能技術與數字圖像處理技術中獲得了廣泛而深入的應用，這些都為計算機視覺技術的不斷發展奠定了堅實的理論基礎。另外，當下計算機視覺技術已經和農業機械建立了緊密的聯系，促進了農業機械向智能化、自動化方向發展。依托于計算機視覺技術的圖像處理技術，仿照人眼成像的原理，科學合理地運用光譜實現對目標的拍攝，同時基于數字處理技術對獲取的圖片進行分析，之后聯系人工智能技術對獲得的圖像及信息進行整合與反饋，以實現農業機械的智能化工作。

2 智能化農業機械技術關鍵點

2.1 人機協同技術

人機協同技術表示為在進行農業生產過程中，將互聯網等當代技術手段和工作者聯系起來，共同完成既定的工作任務。通過人機協同技術的應用，一方面可以顯著改善農業機械工作的速度與質量，另一方面也可以實現對農業機械工作中各種故障的監控與診斷。在智能化農業機械中融入GPS 定位技術、數據庫技術以及人工智能技術等現代化技術手段，計算機將相關信息反饋給工作人員，之后對其分析并給出相應的操作指令，以此來強化農業機械的工作效率[4]。

2.2 綠色維修技術

簡單來說，綠色維修技術表示為農業機械在工作過程中，當出現故障問題時，以不破壞自然生態環境、最大程度減小能源消耗為宗旨，依托于當代技術手段，對故障零部件進行維修更換的技術方式。通過綠色維修技術的運用，一方面可以有效避免材料的大量浪費，另一方面也能夠防止對生態環境產生較大破壞，降低廢棄物排放量，確保農業機械產業得以健康、穩定發展。

2.3 機械自動化技術

機械自動化技術表示為依托于當代智能技術，使得農業機械設備能夠自動完成既定工作任務，達到少用或者不用人工工作的目的。通過機械自動化技術的運用，能夠在提高工作效率的基礎上，降低工作人員的數量，防止產生大量的人工成本。相關機械設備研發單位應當要結合具體狀況，加強對農業機械設備的改革與創新，不斷引入更加穩定、先進的機械自動化技術，進一步改善農業生產的速度與質量[5]。

3 智能化農業機械的配套措施

計算機視覺技術要想促進其先進高效的智能化應用推廣，則必須在智能化農業機械的配套措施落實和管理工作開展等方面進行創新改革[6]。

3.1 端正態度，加深對計算機視覺技術的認識

相對而言，我國的現代農業技術起步較晚，傳統的農業生產理念根深蒂固，先進的機械化應用推廣不理想，導致我國智能化農業的發展相對緩慢。隨著先進科技手段的不斷發展和成熟，特別是計算機視覺技術等核心技術手段的突破，使得農業智能化的進程加入快車道。而在相關技術應用落地的同時，要端正人民群眾態度，特別是農民對計算機視覺技術應用農業生產的態度。我們要改變農民傳統“靠天吃飯”的傳統理念，讓農民了解、學習、掌握、應用先進的計算機視覺技術提高農業生產效率，讓他們學在其中、樂在其中、享在其中，從而讓農民更加重視計算機視覺技術的應用推廣。同時應該加大先進技術的宣傳力度，開展推廣和技術經驗交流活動，加深農民對計算機視覺技術的認識，努力開展計算機視覺技術在農業機械方面的應用。

3.2 政策扶持，推動計算機科技應用人才的培養

農業機械智能化是解決農村產能低、推動農村農業現代化可持續發展的重要戰略舉措。通過充分的調研考察，政府相關部門應因地制宜，根據地區土地資源和具體的農業機械應用情況，制定指導性的方針政策，鼓勵農民進行智能農業機械的應用，并針對計算機視覺技術的農業化應用進行政策上的傾斜和資金上的幫扶，吸引優勢資源、鼓勵民企合作，通過科技創新產業帶動農村農業經濟，推動計算機技術在農業機械中的使用和穩定發展。加速人才引進和培養計劃的落地實施，通過高校、企業、農村多方合作，搭建實習研究基地；通過人才梯隊建設，加速農業機械的創新應用改革；通過科研攻關實踐，促進計算機視覺技術與農業機械智能化的有效結合與應用生產。

3.3 制度建設，加強對農業機械智能化進程的管理

要想實現農業機械智能化的可持續健康發展，最重要的就是形成農業機械應用制度建設，加強對農業機械應用生產的管理。隨著計算機視覺技術的引入和應用，無論農產品的品質還是農產品的包裝都得到了質的提高，但是在產品使用過程的監管及標準制定過程中卻缺少完善的制度要求和管理措施。缺少管理制度的智能化農業機械發展如同沒有軌道而高速行駛的列車，其后果是慘烈的。因此必須加強智能化農業機械應用的管理制度建設，加大對農業機械發展和生產過程的監管和審核力度。定期開展計算機視覺技術的應用講座，加深農民對先進技術的認識和掌握。開展計算機智能農業機械政策研究，落實推廣智能化農業機械政策扶持。加大地區農業機械科研項目投資力度，引資促產，產學研結合，加速智能化農業機械前進步伐。重視科技人才“引得來、用得對、用得久”引進政策的實施，加強地區農業機械梯隊人才培養，推動計算機視覺技術在農業機械智能化的深度應用。完善管理制度，提高農業機械生產的效率及可持續綠色應用。

4 計算機視覺技術在智能化農業機械中的運用

4.1 在田間作業農業機械中的運用

我國農業產業有著上千年的發展歷史，在很長一段時間內，農業生產中的耕地整理、收獲等各個環節都是完全依靠人工來完成的，不僅難以實現農業的大范圍種植，同時也面臨生產效率低下、勞動強度過大等問題，這給我國農業經濟發展帶來了非常大的阻礙。事實上，在農業種植過程中，不僅要注重農作物的播種與收獲，同時也要格外注重去除雜草、防蟲害等。伴隨著我國機械生產制造水平的越來越高，整個田間作業工序逐漸通過機械取代傳統的人工，現階段我國大部分田間作業都能夠基于相應的農業機械來完成，不僅顯著改善了農業工作速度，同時也很好地降低了工作人員的勞動強度，為促進農業生產高效、科學發展提供了幫助。在計算機視覺技術發明并應用之后，將其融入田間作業農業機械設備中，又一次解放了農業工作者的生產力，不管是農業的播種，還是進行田間除草、農作物除蟲等，都能夠通過計算機視覺技術及農業機械設備自動完成相關工作。在開展田間作業的過程中，依托計算機視覺技術可以精準獲得田間的各種圖像信息，對其進行充分的分析與整合之后，能夠獲得農作物的長勢情況及其需要開展的田間工作，提高了農作物管理的目的性，一方面有效改善了農業機械田間作業的速度，另一方面也能夠為科學、合理開展農業管理提供了數據支持。例如，在開展農作物除草除蟲工作任務時，依托于計算機視覺技術能夠準確獲得田間農作物的生長狀況以及田間雜草、昆蟲的具體情況等，基于科學合理的計算分析，第一時間分析出使用農藥的種類及濃度，之后開展自主噴灑作業，提高了農藥噴灑的準確性與有效性，進而出色地完成田間作業。通過計算機視覺傳達技術的運用，有助于提高農場作業的準確性與合理性，此外也能夠確保農藥使用的科學性，避免對生態環境造成較大的破壞和污染，與我國環保發展理念相契合[7]。

4.2 在農業收獲機械中的運用

通過將計算機視覺技術融入農業收獲機械中，可以有效改善農業機械的信息化水平。另外，在進行農作物收獲環節，計算機技術也能夠發揮重大的作用，將計算機視覺技術結合到農業收獲機械中，可以有效強化農作物的收獲速度，提高農作物收獲的便利性，縮短農作物收獲時間[8]。比如，在利用農業機械進行果樹采摘時，依托計算機識別技術能夠精準分析出各個水果的生長狀況，之后通過一系列的計算過程得出水果的成熟程度，進而快速、精準地判定出水果有無達到采摘的標準，有針對性地完成水果采摘工作。通過計算機視覺技術的運用，一方面極大縮短了農作物收獲的時間，改善了農作物總體采摘速度，另一方面也能夠快速、精準地判定出各個農作物果實的成熟狀況，避免采摘到未達標的果實，強化了果實采摘的精準性，確保了農作物果實采摘的科學性與合理性。此外，在計算機視覺技術的運用下，還有助于加強對植物的管理，實現對某個果實、植物等的細化管理，并形成完善的統計數據，對一些果實狀況進行科學的評估，依照整合好的數據信息對各個果實進行有序采摘，從而很好地提高了果實收獲過程管理的準確性與目的性。

4.3 在農產品加工機械中的運用

在我國現代經濟快速發展的背景下，農產品處理加工水平越來越高，促使我國許多農副產品逐步融入到貿易活動中。農產品只有經過相應的加工之后，才能充分發揮其附加價值，增強市場競爭力，而要想提高附加價值，優秀的加工機械必不可少。通過將計算機視覺技術融入到農產品加工機械中，可以有效改善農產品的加工速度與品質，是實現農產品加工無人化操作的重要技術，推動了我國農副產品綜合生產加工水平的不斷提升。例如，在進行蘋果的分揀與裝配工作時，依托計算機視覺技術可以快速、精準地識別到各個蘋果的色澤、大小等，以此為基礎進行分揀，之后基于機械化設備，將各種規劃大小、色澤的蘋果導入到各自裝箱軌道中，最終實現對蘋果的分箱裝配。通過將計算機視覺技術融入到農產品加工機械中，能夠有效提高蘋果分揀裝箱速度，降低人為因素的影響，從而保證了蘋果裝箱的科學性。因此，將計算機視覺技術緊密聯系到農產品加工機械中具有十分重要的作用，是促進農業機械信息化發展的重要環節。

5 結語

綜上所述，加強計算機視覺技術在智能化農業機械中的運用是當下重要的發展趨勢，也是實現農業機械自動工作的重要組成部分。值得注意的是，計算機視覺技術仍然沒有形成具體的體系，在將其運用到智能化農業機械中時還需要深入探索，從而不斷提高農業生產效益，促進農業機械智能化不斷發展。