云計算技術在農業圖像處理系統中的運用

羅曦

摘? ?要：當前，我國農業生態環境遭到破壞，發展緩慢。圖像處理技術能夠對農作物的種植面積、收成、受災情況和果實等進行實時性、精準性和便捷性監測，但成本高、速度慢。文章將云計算技術應用在農業圖像處理系統中，可以方便、快捷地對數據進行處理，提高了生產效率，為實現“精準+智慧農業”提供內在動力。

關鍵詞：云計算技術;農業;圖像處理;應用研究

1? ? 我國農業的現狀

我國是農業大國，農業是我國國民經濟的重要命脈，農業、農村和農民始終是國家十分關心的問題。在黨和國家的重視和關懷下，我國農業經濟突飛猛進，取得了顯著成績，農業生產力有了很大提高，糧食產量大幅增加，不僅解決了中國人口的溫飽問題，而且使農民的生活水平得到了有效改善[1]。與此同時，耕地面積逐年減少、水資源污染嚴重、青壯年勞動力流失，大量采用“化肥+農藥”的無機耕作技術等問題，導致農業生態環境遭到破壞，制約了農業的發展，使農業發展緩慢[2]。

1.1? 耕地面積逐年減少制約了農業的發展

隨著我國城鎮化建設步伐的加快，一方面越來越多的農民工融入城市生活，使農村大量的土地荒蕪，并逐漸被沙漠化和堿性化;另一方面房地產開發、城市建設、城市美化、道路改擴建、工業園區建設等占用了不少耕地，使耕地面積逐漸減少。有資料顯示，1998～2010年間，我國耕地面積減少了0.079 7億公頃，目前，我國人均耕地面積明顯低于世界平均水平，制約了我國農業的發展。

1.2? 水資源污染嚴重農業發展緩慢

隨著我國工業化進程的加快，各工業企業如雨后春筍般發展壯大，但由于盲目追求利益的最大化而忽視了環境保護，大量使用環保不達標的化學助劑后肆意排放污水，使水資源遭到極大污染，導致牲畜無法飲用、農田無法灌溉，使農業成本增加，農業發展緩慢。

1.3? 青壯年勞動力流失影響了農業的發展

由于城鄉收入水平的差距，大量農村青壯年勞動力選擇進城務工，留下老人和婦女從事農業生產，一方面他們的體力有限，另一方面他們種地并不是為了養家糊口，因此對土地的管理和農業新技術的學習并不熱情，加速了農民收入的下降，影響了農業的發展。

1.4? 大量采用“化肥+農藥”的無機耕作技術使農業生態環境遭到破壞

為了保證豐產豐收，我國從20世紀80年代起就開始采用“化肥+農藥”的無機耕作技術，表面上確實解決了人們的溫飽問題，國家糧庫也逐年爆滿，但實際上產生了很多負面影響，比如，土壤逐漸板結、鹽堿化、老化，農業成本增加，農副產品品質下降，環境受到污染，糧食和農副產品中農藥殘留超標，畜禽、家畜瘟疫大面積爆發等，使得老百姓認為最可靠的農業反而成了高投入、高污染的行業，污染了農業生態環境。

2? ? 圖像處理技術在農業中的應用

圖像處理是用計算機對圖像信息進行分析的技術，一般是指數字圖像處理，主要包括圖像壓縮、增強和復原，圖像匹配、描述以及圖像識別，在人們生活的多個領域都有廣泛的應用。比如，汽車攝像頭就是利用圖像處理技術將拍攝的晃動圖像處理成穩定畫面;高速公路的指揮中心是將多個監控攝像頭拍攝的畫面經過圖像處理技術進行處理、合并后得到整條公路的路況信息。農業在我國國民經濟中占有重要的地位，在精準農業的大背景下，全面、高效、及時地獲取農情信息是國家了解、調配、指揮和管理農業的重要手段[3]。因此，將圖像處理技術應用于農業中，對糧食作物的種植面積、糧食的收成、農作物的受災情況和農作物果實等進行實時性、精準性和便捷性監測，便于指導農業在有限的資源下均衡發展[4]。

2.1? 用來統計作物的種植面積和耕地的數據信息

現有耕地數量和農作物的種植面積，是發展現代農業所需的第一手資料，傳統的依靠人工收集和有線測量得到的數據信息，一方面需要逐級上報，時間拖得比較長，另一方面無法保證絕對準確。地理信息系統中遙感圖像處理的應用，能夠及時、準確地反映出我國耕地數量和農作物的實際種植面積，便于有關部門根據耕地數量的變化和利用情況，進一步指導農業生產。

2.2? 用于對農作物的管理和農產品的優化

2.2.1? 農作物生長的圖像處理

農作物在生長發育過程中需要施肥和除草，隨著農業生產方式的發展，大都采用自動噴灑農藥和施肥的作業方式。大面積高效作業往往采用無人駕駛飛機對農作物的生長進行監測，用處方圖或動態圖像處理技術自動識別農作物和雜草，根據雜草數量和農作物的生長期定量噴灑農藥和施肥，從而使農藥和化肥的使用量剛好適中，避免過量使用而造成污染。

2.2.2? 農作物病蟲害圖像識別

農作物發生病蟲害的現象時有發生，一旦爆發將造成農作物大面積減產，因此，國家對農作物病蟲害的防治十分重視。傳統的農作物病蟲害防治是依靠技術員對農作物進行觀察、肉眼識別病蟲害，這種方法主觀性強，容易誤判。圖像處理技術的農作物病蟲害識別，能夠及時發現并快速、準確地做出判斷，幫助農民有針對性地采取防治措施。

2.2.3? 農產品品質分級

隨著人們生活質量的提高，對農產品品質的要求也越來越高，因此，農產品品質的分級成為了農民產后售前的重要工序。傳統的分級作業全憑人工，費時、費力、成本高，而將圖像處理技術應用于農產品品質分級中，利用計算機視覺識別系統的高速攝像機將動態畫面采集和識別，能夠成功幫助農民將農產品按品質分類。

3? ? 云計算技術在農業圖像處理系統中的運用

3.1? 云計算的概念及技術

云計算是分布式計算的一種，通過網絡將龐大的數據計算處理程序分解成若干個小程序，然后將這些小程序分析和處理的結果反饋給用戶，可以實現在很短的時間內將幾萬個數據進行集中處理，是一種以數據和處理能力為核心的密集型計算模式，需要的人員少，對計算機硬件要求不高，通過軟件方便、快捷、高效地進行自動化管理，它是互聯網和計算機結合的產物，是信息時代的巨大飛躍。云計算融合了多項ICT技術，其中云計算技術是云計算的核心，包含虛擬化技術、分布式數據存儲技術、云計算平臺管理、編程模式、大規模數據管理、分布式資源管理和信息安全，虛擬化技術是云計算技術的核心技術。

3.2? 云計算技術在農業圖像處理系統中的運用

云計算的廣泛使用，使現代企業和行業在低成本、高質量服務方面受益匪淺，通過應用相關軟件系統，使用戶在輕松、快捷中獲得最大的收益。云計算是未來各行各業發展的方向，將云計算技術引入發展較為緩慢的農業領域，應用先進的技術手段使農業的生產和管理方式得到提升，為實現“精準+智慧農業”提供內在動力。

3.2.1? 應用到圖像遙感技術中，幫助獲取準確數據

在掌握我國擁有耕地數量和農作物的實際種植面積的過程中，利用地理信息系統中遙感圖像處理獲得圖像處理數據，然后從云端有關面積與圖像換算的資源庫中找到相對應的點進行匹配，最后通過快速計算得出準確的數據[5]。

3.2.2? 應用到圖像識別技術中，幫助制定問題解決方案

為了給農作物進行有效施肥和清除雜草，通過將無人駕駛飛機上的攝像頭拍攝的農作物處方圖或動態圖像識別出農作物和雜草后，與云端管理平臺中關于農作物生長情況判定發育期的信息相對比，得出農作物處于怎樣的生長發育期，再與資源庫中農作物不同發育期所需肥料種類和數量以及雜草量對應的所需農藥量相比對，給出現階段施肥種類和農藥的最佳配比方案，指導農民科學施肥和除草，既能幫助農作物健康生長、有效殺滅雜草，又能保證使用量恰到好處，避免浪費，節約生產成本。同樣在農作物病蟲害防治過程中，通過圖像識別技術清晰地獲取農作物葉面顏色，然后應用虛擬化技術分析病蟲害的種類，根據云數據庫中提供的不同病蟲害的防治方法，幫助農民找到最佳的解決辦法，有效地提高農民的生產效率[6]。

3.2.3? 應用到圖像增強技術中，幫助提高生產效率

在農產品篩選和分級過程中，比如將富士蘋果的亮度和紅色顏色差異柱狀圖輸入計算機，根據蘋果的圖像分割閾值與云庫中蘋果等級配對，從而對蘋果定等。對谷粒進行分級時，根據谷粒表面特性進行圖像處理后應用編程模式與云庫中大量有關谷粒等級的數值相匹配，從而加快分級速度。

4? ? 結語

隨著信息技術和網絡技術的發展，依托云計算技術的智慧農業應運而生，將云計算與農業圖像處理相結合，克服了單純的圖像處理系統復雜、成本高、使用和維護不便等困難，借助強大的軟件通過對農業生產環境、農作物生長、病蟲害情況等的智能檢測和數據分析，實現對農業生產智慧化管理和診斷，促進現代農業的快速發展。

[參考文獻]

[1]周瓊.我國農業發展現狀問題及對策淺析[J].山西農經，2016（7）：12，14.

[2]李玲.我國農業資源利用的現狀與對策探討[J].農業與技術，2019（17）：76-77.

[3]楊穎，李冬睿.圖像處理技術在精準農業系統中的應用研究[J].電子測試，2019（11）：116，121-122.

[4]李海鵬，趙紅波，何繼燕，等.圖像處理技術在農業中的應用研究[J].福建電腦，2019（6）：17-20.

[5]郝艷.基于云計算的圖像處理系統設計與算法研究[J].電腦迷，2016（7）：146-147.

[6]鄭博.基于云計算的農業圖像處理系統設計與算法研究[D].鎮江：江蘇大學，2012.