農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)應(yīng)用

倪江楠

[摘? ? 要]伴隨計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，衍生出來的視覺與模式識(shí)別技術(shù)也開始在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)一方面可以更加清楚地了解當(dāng)前生產(chǎn)過程中存在的問題，另一方面也能幫助農(nóng)民做到科學(xué)培育，及時(shí)采取措施提升產(chǎn)量與質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。基于此，文將重點(diǎn)闡述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè)生產(chǎn);計(jì)算機(jī)視覺;模式識(shí)別技術(shù);應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]TP391.41 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）01–0–02

Application of Computer Vision and Pattern Recognition

Technology in Agricultural Production

Ni Jiang-nan

[Abstract]With the development of computer and artificial intelligence technology， the derived vision and pattern recognition technology also began to play a role in related fields. In agricultural production， the application of advanced computer technology can， on the one hand， have a clearer understanding of the problems in the current production process， on the other hand， it can also help farmers to achieve scientific cultivation， take timely measures to improve yield and quality， and promote the development of my countrys agriculture. . Based on this， this article will focus on the application of computer vision and pattern recognition technology in agricultural production.

[Keywords]agricultural production; computer vision; pattern recognition technology; application

現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展也改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的模式，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過應(yīng)用新的技術(shù)可以大大提升生產(chǎn)效率，還能利用機(jī)械設(shè)備完成相對(duì)復(fù)雜的工作任務(wù)。其中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)智能技術(shù)仿真人的視覺，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用這種技術(shù)，不管是對(duì)于種植管理，還是后續(xù)的收獲分級(jí)以及對(duì)土壤的保護(hù)都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 計(jì)算機(jī)視覺概述

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)屬于模式識(shí)別與人工智能交互的技術(shù)，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以將獲取的事物圖像借助電腦進(jìn)行分析，從而獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息和處理程序。要完成這個(gè)流程需要借助計(jì)算機(jī)成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等，因此這種技術(shù)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的綜合性，科技特征十分明顯。借助計(jì)算機(jī)可以對(duì)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以有效指導(dǎo)農(nóng)民完成相關(guān)的管理和收獲工作。

2 計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 幫助農(nóng)民快速完成種子的檢測(cè)與鑒別

借助計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)中的圖像分析，可以將種子中的成分科學(xué)分析出來，從而與數(shù)據(jù)參數(shù)的方式更加完整地展現(xiàn)在生產(chǎn)人員面前，工作人員借此可以判別種子的質(zhì)量，劃分種類，從而有效評(píng)估種子的價(jià)值。經(jīng)過對(duì)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的長(zhǎng)期研究，當(dāng)前可以借助這種技術(shù)分步驟進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分類，對(duì)于提升生產(chǎn)效率具有一定的積極意義。

2.2 在農(nóng)業(yè)產(chǎn)品種植環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)種植要關(guān)注種子的品質(zhì)，這會(huì)直接影響產(chǎn)量和質(zhì)量，另一方面為保證農(nóng)作物的健康成長(zhǎng)，需要提升對(duì)農(nóng)產(chǎn)品種植環(huán)境的重視程度。對(duì)于土壤、氣候等自然條件而言，傳統(tǒng)的人工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)難以做到直接、準(zhǔn)確以及全面的了解。而應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)給出的數(shù)據(jù)中進(jìn)行對(duì)比分析，從而形成數(shù)據(jù)信息給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員以科學(xué)的建議。根據(jù)新品種的生長(zhǎng)情況，判斷當(dāng)前的生長(zhǎng)環(huán)境是否能夠滿足生長(zhǎng)需要，從而及時(shí)給出信號(hào)，避免帶來不必要的損失。由于我國(guó)的國(guó)土面積較大，地理環(huán)境和氣候環(huán)境存在較大的差異，因此這種技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

2.3 在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程監(jiān)視的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不同的農(nóng)作物通常都會(huì)具有不同的生長(zhǎng)周期，在生長(zhǎng)過程中農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)情況直接影響最終的產(chǎn)量和質(zhì)量。在具體的環(huán)境中，農(nóng)作物會(huì)受到多種因素的影響，因此需要及時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)，從而保證最終的產(chǎn)量。計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)時(shí)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行建設(shè)，并且快速掌握周邊的自然條件是否會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生不利影響，通過這種監(jiān)視可以形成數(shù)據(jù)信息傳遞給農(nóng)民，農(nóng)民根據(jù)數(shù)據(jù)信息及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前，這種技術(shù)在農(nóng)作物監(jiān)視方面的應(yīng)用只是出于初步階段，今后將進(jìn)一步加大研究力度，通過降低技術(shù)的應(yīng)用成本，擴(kuò)大綜合效益。

2.4 計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收獲中的應(yīng)用

利用計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)能夠有效解放生產(chǎn)力，減少對(duì)勞動(dòng)力的需求量，尤其是對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過于精細(xì)的工作，傳統(tǒng)的模式對(duì)人工的依賴性大，而利用計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)可以很好地解決這一問題。就當(dāng)前而言，可以通過人工傳輸?shù)哪繕?biāo)對(duì)象，在農(nóng)作物的收獲季節(jié)使用計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)，從而完成分揀工作。計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)已經(jīng)逐漸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行應(yīng)用，這可以大大提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)技術(shù)本身具有一定的可拓展性，通過相關(guān)技術(shù)的增加，這種技術(shù)本身將會(huì)發(fā)揮出更大的價(jià)值。

2.5 在農(nóng)藥使用和病蟲害防治中的應(yīng)用

對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，日常的農(nóng)藥和病蟲害防治是一項(xiàng)重要工作。除草除蟲也是農(nóng)民需要耗費(fèi)大量的精力需要做的事情。在除草除蟲的過程中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與模式識(shí)別技術(shù)能夠幫助農(nóng)民更加準(zhǔn)確地完成相關(guān)的工作。借助計(jì)算機(jī)的成像功能能夠讓計(jì)算機(jī)提前對(duì)雜草和害蟲進(jìn)行確認(rèn)，從而自動(dòng)開展除草除蟲工作。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)量需要適當(dāng)使用農(nóng)藥，傳統(tǒng)的人工農(nóng)藥噴灑存在嚴(yán)重的不均勻現(xiàn)象，甚至由于農(nóng)藥用量過大，導(dǎo)致農(nóng)作物死亡的問題。借助計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別技術(shù)，可以根據(jù)田間的基本情況，定量、科學(xué)進(jìn)行噴灑，不僅能夠節(jié)約農(nóng)民的勞動(dòng)時(shí)間，還能提升病蟲害防治的效果。

2.6 可以判斷農(nóng)業(yè)產(chǎn)品所需要的營(yíng)養(yǎng)量，幫助農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行生長(zhǎng)

農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中，除了需要保證除草和除蟲工作之外，還應(yīng)該做好水肥管理，保證營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)情況。長(zhǎng)期以來，人們?cè)谶M(jìn)行農(nóng)作物栽培的過程中過度依賴?yán)碚摚虼嗽趯?shí)際生產(chǎn)中存在營(yíng)養(yǎng)過多或者過少的情況，不僅影響了最終的產(chǎn)量和質(zhì)量，甚至對(duì)環(huán)境也造成一定的不利影響。通過將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)作物的生產(chǎn)過程中，利用視覺與模式識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確地掌握農(nóng)作物生產(chǎn)需要的營(yíng)養(yǎng)量。比如，對(duì)于大棚種植的農(nóng)作物，水分供應(yīng)十分重要，但過多的水分也會(huì)影響產(chǎn)量，因此需要借助計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行科學(xué)控制，既能夠保證營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)，也能避免營(yíng)養(yǎng)過剩的危害。

2.7 在農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)中的應(yīng)用

當(dāng)前，由于人們生活水平的提升，在農(nóng)作物收獲之后，通常都是進(jìn)行售賣。為了更好的把握農(nóng)作物的價(jià)值，需要對(duì)收獲的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)處理，從而根據(jù)不同的情況和標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的市場(chǎng)價(jià)格，這對(duì)于進(jìn)一步提升農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要意義。長(zhǎng)期以來，對(duì)于農(nóng)作物的分類需要借助人工完成，工作量相對(duì)較大，并且標(biāo)準(zhǔn)也不夠科學(xué)，難以對(duì)接市場(chǎng)的實(shí)際需求。經(jīng)過長(zhǎng)期的研究可以發(fā)現(xiàn)，借助計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別技術(shù)，可以利用技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的品級(jí)進(jìn)行區(qū)分，保證了農(nóng)作物的總體效益。另一方面，在對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行分類時(shí)，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)能夠按照顏色等特征進(jìn)行區(qū)分，比如在收獲蘋果時(shí)，可以根據(jù)顏色將蘋果劃分成紅蘋果、青蘋果和黃蘋果，對(duì)于不同種類的蘋果可以根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，在不同的銷售渠道中充分發(fā)揮蘋果的價(jià)值，對(duì)于擴(kuò)大種植人員的經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的意義。由于技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前對(duì)于農(nóng)作物的分級(jí)處理技術(shù)依然不斷升級(jí)，并且分類的依據(jù)也會(huì)逐漸增多，跟市場(chǎng)的聯(lián)系越來越緊密。

2.8 計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)在耕地保護(hù)中的作用

在農(nóng)產(chǎn)品的種植過程中，耕地的實(shí)際情況影響產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于不同地域的耕地，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行休耕處理，提高土壤的肥力。但目前由于耕地面積日益緊張，因此農(nóng)民為了更好地獲取短期的經(jīng)濟(jì)效益，存在過分耕種的情況，長(zhǎng)此以往，不利于我國(guó)環(huán)境的健康發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)可以準(zhǔn)確地檢測(cè)地質(zhì)狀況，從而更好地了解土壤中有機(jī)物的含量，明確休耕時(shí)機(jī)。當(dāng)前，由于城市發(fā)展的需求，可供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕地面積不斷減少，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員也會(huì)越來越少，因此如何利用有限的耕地做好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的話題。

3 計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)中所要面對(duì)的問題及發(fā)展趨勢(shì)

盡管計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越頻繁，并且對(duì)于解放生產(chǎn)力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度起到一定的作用，但由于相關(guān)技術(shù)的不成熟以及其他因素的影響，我國(guó)的計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)依然有很多問題去解決。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，由于技術(shù)層面的影響，當(dāng)前的計(jì)算機(jī)對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取與分析相對(duì)較慢，因此有時(shí)難以及時(shí)有效的提供可行性的數(shù)據(jù)報(bào)告，供研究人員參考指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。第二，由于農(nóng)民的學(xué)識(shí)等因素的影響，對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)的相關(guān)知識(shí)不夠了解，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)信息的了解不夠深入，影響了計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)功能的發(fā)揮。第三，我國(guó)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平相對(duì)于國(guó)外還有很大差距，部分生產(chǎn)在應(yīng)用過程中依然不夠精確，這也不利于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。

就當(dāng)前存在的問題，需要明確計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)的重要性，同時(shí)加大研究力度，反復(fù)實(shí)踐，不斷提升應(yīng)用。首先，加大科研投入，不斷提升計(jì)算機(jī)識(shí)別和計(jì)算的速度;其次，重視相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)和普及，讓農(nóng)民充分享受技術(shù)紅利;最后，積極向發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新，從而在控制精度以及自動(dòng)化生產(chǎn)方面有所改善。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)系民生大事的產(chǎn)業(yè)，利用科技發(fā)展農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。在應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)的過程中，需要看到技術(shù)本身的價(jià)值，同時(shí)也需要明確當(dāng)前存在的問題，加大資金投入，重視創(chuàng)新研究，從而讓該技術(shù)發(fā)揮出更大的價(jià)值。

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