计算机视觉技术在智能化农业机械中的应用研究_王莎莎.pdf
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1、2023 年 5 月下47Agricultural Machinery and Agronomy农机与农艺计算机视觉技术在智能化农业机械中的应用研究王莎莎(黑龙江工商学院,黑龙江 哈尔滨 150025)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。为了研究计算机视觉技术在智能化农业机械中的科学应用,笔者首先对计算机视觉技术进行简要介绍;其次,分析了智能化农业机械所包含的主要技术类型,即绿色维修、人机协同以及机械自动化;最后,
2、探讨智能化农业机械中计算机视觉技术的具体运用,将计算机视觉技术应用于田间作业机械、农作物收获机械以及农产品加工机械等机械之中,可产生较高的经济效益和环境效益。研究结果表明,在智能化农业机械中合理运用计算机视觉技术,可以进一步提升农业机械的精准度和自动化水平,对提升智能化农业机械的整体质量以及作业效率发挥着重要作用;科学运用计算机视觉技术,将极大地降低农业机械对生态环境的影响,满足绿色农业的发展需求,促进农业产业现代化。关键词:计算机视觉技术;智能化;自动化;农业机械中图分类号:TP391.4;F323.3 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-3872.2023.10
3、.014计算机视觉技术的图像识别分析以及数据处理能力非常强大,对于推动智能化农业机械发展发挥着重要作用。作为全球农业大国,我国对智能化农业机械的开发和创新关系到农业的可持续发展。将智能化农业机械运用到农业生产之中,不仅可以对农业生态环境和资源实施有效保护,还有利于发展我国现代化农业,提升农业生产力1。现阶段,我国在开展农业生产时,所耗用的人力和物力仍比较多,即便我国农业已经实现了机械化生产,但很多农业机械仍需要通过人力辅助的方式来完成操作,智能化农业机械的出现彻底改变了这一现状,而将计算机视觉技术应用于智能化农业机械之中,可进一步提升农业机械自动化、智能化水平。因此,需要加强该技术在智能化农业
4、机械领域中的运用研究,为农业机械创新发展提供技术支撑。1 计算机视觉技术概述1.1 技术组成计算机视觉技术涉及的范围比较广泛,人工智能、心理物理学、图像处理学、神经生物学等均在其范围之中,其主要是通过计算机技术对生物外显或宏观视觉功能进行模拟的一项科技。该技术主要是通过计算机视觉系统实现的,该系统的组成如图1所示2。其中,光照条件主要是在测量物体特征时,需要先创造条件,从而获取清晰且便于分析和处理的一类图像,图像通常是客观存在的三维物体在光线反射作用下向光电传感器投射所成的影像。因此,光照条件是满足图像要求的基本前提,需要通过光照条件获取清晰图像。图像采集方面,常用的摄像机通常属于电耦合器件,
5、其输出图像属于模拟电信号,通过A/D转换器可将模拟电信号转换为数字信号,然后再通过平滑以及滤波等处理产生PC机能够有效分析的可利用信息3。实验平台和目标物摄像机组图像采集元件光照条件图像监视器PC 机图1计算机视觉系统的组成1.2 基于计算机视觉技术的图像处理利用计算机视觉技术开展图像处理的整体体系结构如图2所示。在这一体系结构之中,Shape from X表示图像纹理、边缘点、轮廓、直线、灰度以及颜色等特征中的一种,通过该特征可以将物体三维形状进行恢复。利用摄像机可通过图像形式将需要识别的对象进行记录,经特征检测对图像基本特征进行提取,然后利用计算机图像处理技术对图像的特征进行进一步处理,对
6、有用信息进行恢复、识别和分析,然后得出结论4。在智能化农业机械之中,计算机视觉技术可以通过摄像机对农作物进行图像记录,然后提取图像特征,并借助计算机对图像进行准确识别和处作者简介:王莎莎(1997),女,山西吕梁人,硕士研究生,助教,研究方向为农业、食品机械关键技术与装备。482023 年 5 月下Agricultural Machinery and Agronomy农机与农艺理。例如,将该技术应用于农作物收获机械中,可以锁定农作物果实,准确收获果实。2 智能化农业机械的主要技术类型2.1 绿色维修简而言之,绿色维修主要是当农业机械在开展农业作业时出现故障问题的情况下,在不对自然环境、农业生态
7、环境产生破坏的基础上,尽量降低能源消耗,并采用现代化技术对出现故障问题的机械零部件进行更换和维修的一项技术类型5。通过实施绿色维修,不仅能够合理地规避材料浪费问题,而且能够避免农业生态环境以及自然环境遭受破坏,在维修过程中还能够减少废弃物排放量,使农业机械得到稳定、健康发展。2.2 人机协同人机协同通常是指在开展农业生产时,利用互联网技术使终端设备与生产者之间实现互联,通过人机互联发挥协同作用,从而完成农业生产任务6。利用人机协同不仅能够使农业机械的生产质量以及工作速度明显提升,而且还能够使农业机械在实际运行中出现的各类故障问题得到实时监控和诊断,将数据库、GPS定位以及人工智能等现代化技术融
8、入智能化农业机械之中,可以通过计算机对信息进行收集整理,并将整理后的信息反馈给生产者,然后会对给定的操作指令进行分析,从而使农业机械的整体工作效率得到提升。2.3 机械自动化机械自动化主要是借助当前智能技术的优势,使农业机械设备可以通过预先设定的程序将既定的农业生产任务自动完成,从而达到少用人工或者不用人工便能完成既定农业生产任务的目的。机械自动化的运用和实现有利于提升农业生产的效率,并在此基础上减少农业作业人员的数量,降低农业生产所耗用的人工成本7。农业机械研发设计单位以及生产单位必须与当前农业生产的实际情况相结合,重视对农业机械设备的改良和创新,将机械自动化相关技术持续引入农业机械的设计和
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