趙世達(dá) 馬力

摘要 文章主要以機(jī)器視覺在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用為中心，首先分析了機(jī)器視覺技術(shù)，其次從水果自動(dòng)分選、種子品質(zhì)檢測(cè)、農(nóng)田機(jī)械作業(yè)應(yīng)用、植物生長檢測(cè)中的運(yùn)用、動(dòng)物生產(chǎn)中的運(yùn)用等方面的應(yīng)用進(jìn)行了技術(shù)分析，主要目的在于提高機(jī)器視覺在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器視覺 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 技術(shù)分析

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科學(xué)研究正在如火如荼的進(jìn)行，機(jī)器視覺積極應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高農(nóng)牧業(yè)的生產(chǎn)便捷度和準(zhǔn)確度，這在“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”中格外重要，比如果實(shí)的成熟度、種子的品質(zhì)檢測(cè)或者病蟲害的監(jiān)測(cè)等。改善傳統(tǒng)人工辨別的方式，提高了辨別的準(zhǔn)確度。機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用，很大程度上提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化與智能化提供更多支持，促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。

1 機(jī)器視覺技術(shù)淺析

機(jī)器視覺技術(shù)的興起主要是科學(xué)迅速發(fā)展背景的影響，利用機(jī)器代替人工對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行測(cè)量以及辨別，機(jī)器視覺技術(shù)包含光學(xué)裝置以及非接觸傳感器裝置，能夠自動(dòng)獲取目標(biāo)信息，繪制成目標(biāo)圖像之后，利用圖像處理裝置結(jié)合像素分布、顏色辨別以及亮度區(qū)分等，依靠合適算法，進(jìn)行準(zhǔn)確運(yùn)算以及判別，提取需要的關(guān)鍵性特征信息，準(zhǔn)確分析結(jié)果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備嚴(yán)格控制。機(jī)器視覺系統(tǒng)中包含的圖像處理技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為載體，因此機(jī)器視覺也被稱之為計(jì)算機(jī)視覺。

2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)器視覺技術(shù)，主要利用圖像處理算法思想，如霍夫變換以直線檢測(cè)為例，其中的像素坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)統(tǒng)一變化，轉(zhuǎn)換為直線特質(zhì)的度量。如一條直線中，圖像呈現(xiàn)的是一些列離散的集合，利用直線離散極坐標(biāo)公式對(duì)其展開計(jì)算。x*cos（theta）+y *sin（theta）=r，公式中theta代表角度，為r與x軸的夾角，直線幾何垂直距離為r。結(jié)合離散點(diǎn)幾何等式在不同的直線上都能進(jìn)行x、y表達(dá)，且離散點(diǎn)與角度都屬于常量。呈現(xiàn)出固定圖像之后，觀察圖像的變化，圖像的像素坐標(biāo)屬于己知，繪制r， theta值，根據(jù)像素坐標(biāo)P（x，y）值從圖像笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到空間域極坐標(biāo)霍夫空間，這種從點(diǎn)到曲線的變換稱為直線霍夫變換。

2.1 水果自動(dòng)分選

水果是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要種類。隨著生活品質(zhì)的提升，人們對(duì)水果品質(zhì)的要求也愈加嚴(yán)格。在這種背景下要求水果生產(chǎn)處理技術(shù)必須提高，經(jīng)銷企業(yè)需要對(duì)水果進(jìn)行科學(xué)處理，如對(duì)水果顏色、大小、新鮮程度、形狀等分級(jí)，提升水果的商品價(jià)值，還能夠促進(jìn)水果銷售。應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)，建立水果表面圖庫，進(jìn)行圖像處理，提取水果的尺寸與顏色等特征，制定分配表格，根據(jù)表格標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水果進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)。如成熟度分級(jí)，機(jī)器視覺技術(shù)主要選擇形心坐標(biāo)方法。章文英、應(yīng)義斌等針對(duì)水果最大橫徑從視覺觀察與實(shí)際表面橫徑進(jìn)行系數(shù)分析，具體系數(shù)為0.96。蘋果最小外接矩形尺寸分別為橫徑、縱徑，利用參數(shù)比指標(biāo)分析出最理想的結(jié)果;華中農(nóng)業(yè)大學(xué)王巧華等基于機(jī)器視覺技術(shù)研究了雞蛋圖像特征與品質(zhì)之間的關(guān)系。

2.2 種子品質(zhì)檢測(cè)

種子品質(zhì)檢測(cè)與分類是機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用。首先是從檢測(cè)原理方面進(jìn)行分析。首先對(duì)種子圖像進(jìn)行采集，提取種植尺寸、形狀、顏色等特征參數(shù)，分辨種子品種，識(shí)別種子中存在的裂紋、發(fā)霉等現(xiàn)象?？茖W(xué)確定種子純度以及基于深度學(xué)習(xí)準(zhǔn)確估算種子的發(fā)芽能力。首先加載圖片，將種植機(jī)理呈現(xiàn)出來，

Mat src= imread（filename， 0）;

if（src.empty（》

{

help（）;

cout<<”can not open”<

retum-1：

）

其次根據(jù)Canny算子對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，Canny（sre，dst，50，200，3）;變換標(biāo)準(zhǔn)霍夫線，執(zhí)行變換如下：

vector lines;

HoughLines（dst， lines，1， CV_PI/180， 100，O，0）;

自變量dst（為邊緣檢測(cè)的輸出圖像），圖像為灰度圖Lines（存儲(chǔ)檢測(cè)參數(shù)）、theta（參數(shù)極角0），種子分辨中主要使用1度（即CV_ PL/180）。

與此同時(shí)機(jī)器視覺技術(shù)還能夠檢測(cè)糧食品質(zhì)，準(zhǔn)確檢測(cè)大米中的堊白粒率、粒型、堊白度等判斷大米質(zhì)量。其次是種子精選自動(dòng)化分級(jí)系統(tǒng)分析，在種子快速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，獲取群體圖像，基于機(jī)器視覺算法，提取種子相關(guān)特征信息，并將種子劃分為四個(gè)級(jí)別，自動(dòng)區(qū)別，根據(jù)該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用相關(guān)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，種子分級(jí)合格率高達(dá)85%。該技術(shù)系統(tǒng)處理速度非?？?，能夠達(dá)到15粒/秒。

2.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)用中，將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)田機(jī)械中，改善傳統(tǒng)人工識(shí)別的缺陷，提高機(jī)械識(shí)別效率。如基于紅外光譜蘋果采摘機(jī)器人的產(chǎn)生，草莓成熟度分級(jí)系統(tǒng)的應(yīng)用。較傳統(tǒng)機(jī)械能夠精確判斷農(nóng)作物所在空間位置與質(zhì)量，提高采摘效率，保證生產(chǎn)效益。促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

2.4 植物生長檢測(cè)中的運(yùn)用

對(duì)植物生長狀況進(jìn)行科學(xué)精確的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)是在進(jìn)行植物生長控制中的基礎(chǔ)。植物的實(shí)際生長、營養(yǎng)吸收情況可利用自身的葉片形態(tài)、表面顏色等特點(diǎn)進(jìn)行判別。其中計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與人們?nèi)庋塾^察相比較，可較好的識(shí)別出植物生長期間營養(yǎng)物質(zhì)缺失的細(xì)微變化，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供及時(shí)與準(zhǔn)確的營養(yǎng)缺失信息與種類，并在一定程度上為植物的灌溉與營養(yǎng)物質(zhì)及時(shí)供給提供了良好的條件。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐不斷加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫，積極引入利用機(jī)器視覺技術(shù)，準(zhǔn)確辨別農(nóng)產(chǎn)品種類與品質(zhì)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供更多技術(shù)支持，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效與可靠性，為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程創(chuàng)造堅(jiān)實(shí)而又可靠的基礎(chǔ)。

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