計算機圖像處理技術及其在農業(yè)工程中的應用

陳 姍

（青島酒店管理職業(yè)技術學院，山東 青島 266100）

目前，計算機技術日益完善，圖像處理技術也得到廣泛應用。圖像處理技術主要對圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強、圖像分析等內容進行研究。圖像可以用于信息交換，圖像處理和人們的生活、工作等各個方面有很大的聯(lián)系。圖像處理、圖像分析廣泛應用在各個領域中，以形態(tài)數(shù)學、集合論等為理論基礎。圖像處理雖然可以通過光學方法、模擬技術來實現(xiàn)，但計算機圖像處理技術的效率和質量更加良好。在農業(yè)工程中，可以應用計算機圖像處理技術，該技術的應用可以降低人工投入的成本，確保數(shù)據(jù)的精準度，使用效果比較明顯。

1 計算機圖像處理技術分析

計算機圖像處理技術就是對圖像進行數(shù)字化處理，將真實的圖像轉變?yōu)榭纱鎯Φ母袷健?shù)字化處理的過程中，要進行采樣處理和量化處理。從本質上來看，采樣處理就是采用點的方式描述圖像，如圖像的分辨率為640×480 像素，則組成圖像的點為307 200 個[1]。可見，要提高圖像的清晰度，就要使用更多的點。但是，大分辨率圖像會占據(jù)較大的存儲空間。采樣結果也就是圖像的分辨率的體現(xiàn)。量化就是采用范圍較大的數(shù)值進行采樣，在采樣結束后，數(shù)字范圍涵蓋所有顏色總數(shù)。例如，存儲一個點使用了4bit的空間，則圖像顏色只有16 種。數(shù)值范圍的大小和圖像顏色有直接關系，范圍越大，顏色越多，圖像效果也會更加細膩，當然也會占據(jù)更大的存儲空間。量化結果就是圖像可容納的顏色總數(shù)，不論是采樣還是量化，本質上都存在視覺效果與存儲空間之間的矛盾。在采樣量化處理后，才能獲得相應的數(shù)字化圖像，然后利用各種圖像處理軟件和技巧進行更進一步的處理，包括外觀調整、格式轉換等等，進而得到想要的圖片效果。

數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)通常采用位映射和向量處理兩種存儲方式，前者是架構圖像各點數(shù)值存放在矩陣之中，矩陣將字節(jié)作為單位。如果圖像只有一個顏色，1bit的存儲空間可以存放一張8點圖像數(shù)據(jù)。16色圖像兩個點需要1bit存儲；256色圖像每個點都需要1bit存儲。通過這種方式，可對不同顏色模式的圖像畫面進行精確地描述。向量處理存儲出圖像數(shù)據(jù)的各點，主要對輪廓部分進行存儲。例如，如果是一個圓形圖案，則會對圓心坐標位置進行存儲，也會對半徑長度、邊線等進行存儲。這種存儲方式時間需求較長，壓縮方式比較復雜。但是圖片的顯示精度不會受到圖片縮放的影響，與位圖方式相比，這種方式對存儲空間的需求更小。所以，向量處理是一種適應性較強的圖表存儲、工程設計工具，其他圖像文件很少采用向量處理的方式，包括攝影圖片等。總地來看，圖像就是對像素顏色值進行記錄，然后組合各個像素點，進而形成圖畫。矢量圖是對節(jié)點位置、曲線、顏色算法的保存，位圖占用的存儲空間相對較大，矢量圖顯示速度相對較慢。

2 計算機圖像處理在農業(yè)工程中的應用現(xiàn)狀

在農業(yè)工程中應用計算機圖像處理技術，可以監(jiān)測農作物的生長情況，也可以對各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，進而全面了解農作物的生長情況，根據(jù)分析結果進行生產條件的調整和完善，確保農作物產量的提高、農產品質量的提升。目前為止，農業(yè)工程中雖然廣泛應用計算機圖像處理技術，且應用效果比較明顯，但仍舊存在一些問題，需要根據(jù)實際情況進行全面有效地分析，了解出現(xiàn)這些問題的原因，并采取有效的改進措施，這樣才能促進農業(yè)工程和計算機圖像處理技術的進一步發(fā)展。

在果實采摘的過程中，可以使用識別技術，也可以采用精準定位等技術。在農業(yè)生產的過程中，需要面對復雜的生產環(huán)境，溫度、濕度、土壤等條件都會對農業(yè)生產造成影響，通過圖像采集、精準定位等技術可以對農作物的長勢進行分析判斷，了解農作物的需求，然后采取對應的種植技術[2]。在技術應用的過程中，可能還會受到各種干擾，造成識別系統(tǒng)無法正常發(fā)揮作用，進而影響果實采摘的效率。遇到這些問題，就需要從圖像識別的精準度方面入手。在捕獲設備方面，主要對采摘時間、果實飽滿度、色澤等信息進行整理分析，然后編制具體可靠的采摘程序，促進采摘精準度的提高。

采用計算機圖像處理技術可以了解果實表面情況、生長形狀等參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)對作物質量進行綜合評估，并且進行等級劃分，判斷作物是否符合采摘要求。目前，果實采摘后主要采用人工分級的方式，需要投入大量的人工勞動力，然后分類擺放各種果實，這會浪費大量勞動力資源。雖然已經有了分選設備，但在實際應用過程中，可能會受到表皮破損等因素的影響，無法進行準確分析，因而需要配合人工挑選的方式。所以，在技術研究的過程中，要對智能化分級挑選進行研究，促進技術的突破。

3 計算機自動化技術在農業(yè)工程中的應用

目前，在農業(yè)工程中，計算機圖像處理技術發(fā)揮了十分重要的作用，且主要是在生產設備中應用。例如，我國西北地區(qū)廣泛種植農作物，在農作物種植的過程中，為了預防病蟲害，需要噴灑農藥。在這個過程中，如果采用計算機圖像處理技術，可以實現(xiàn)無人機噴灑農藥，這樣既可以提升作物的產量，也能提高農藥噴灑的效率，具有較高的性價比。在農產品設備加工的過程中，對質量有較高的要求，要對各個環(huán)節(jié)進行嚴格把關，全面檢測。利用計算機技術對生產線的各個工序進行自動化控制，除了特殊環(huán)節(jié)采用手動設置的方式，其他環(huán)節(jié)都可以采用計算機控制的方式。該系統(tǒng)中需要設置反饋系統(tǒng)，根據(jù)生產線反饋結果，利用計算機處理技術控制各個環(huán)節(jié)。從水產品生產加工的方面來說，通過視覺處理技術精準定位切割技術，可以使產品外形更加均勻，提升產品外觀質量，增加產品的附加價值[3]。此外，在果蔬包裝的過程中，利用計算機技術，可以自動化控制烘烤溫度。由于烘烤溫度存在差異，所以加工食品顏色、口感也存在差異。如果要確保產品良好的外觀包裝，就要對產品色澤進行調整。圖像處理技術正在向高速化、立體化的方向發(fā)展，完善的技術可以使圖像傳輸速度更快，也能提高圖像的清晰度。所以，要提高圖像刷新率，確保計算機可以對各項數(shù)據(jù)進行準確識別，根據(jù)指令操作，還要建立圖像處理標準，確保處理數(shù)據(jù)的準確性。在這個過程中，需要硬件設備、軟件設施之間的相互協(xié)調，為此，要建立一個良好的平臺，確保軟件可以不斷更新和完善。

4 計算機圖像處理技術在農業(yè)工程中的應用

4.1 監(jiān)測農作物長勢

在農業(yè)生產的過程中，農作物的生長情況與農作物的產量和質量有直接關系。采用圖像處理技術，可以準確掌握農作物生長趨勢，也能掌握周邊環(huán)境情況，包括土壤、水源等。通過這種方式對農作物進行管理，可以保證農作物擁有良好的生長環(huán)境，有利于提升農業(yè)生產的質量，人們可以在第一時間發(fā)現(xiàn)生產中存在的問題，并采取有效的處理措施。

4.2 病蟲害診斷

在農業(yè)生產的過程中，應用圖像處理技術，可以對農作物的病蟲害問題進行實時監(jiān)測。與人工監(jiān)測進行對比，圖像處理技術可以更加準確、快捷地捕獲病蟲害問題，使診斷更加精準有效。不僅如此，圖像處理技術也能降低監(jiān)測成本，結合農業(yè)生產技術，可以促進農業(yè)生產質效的提升。

4.3 農作物缺素識別

農作物在生長過程中需要各種微量元素以保障健康生長，雖然農作物可以在土壤、水分、空氣中獲取養(yǎng)分，但很多時候自然環(huán)境中的養(yǎng)分并不能完全滿足農作物的生長需求。所以，可以以圖像處理技術為基礎準確獲取農作物中的各個微量元素成分，了解農作物中缺少的微量元素，進而對農作物的養(yǎng)分進行合理調節(jié)，確保農作物的健康生長。

4.4 農作物自動收獲

目前，農用機械種類在不斷增多，機械在農業(yè)生產中的應用也愈加廣泛，很大程度提升了農業(yè)生產質效。以圖像處理技術為基礎，對農業(yè)機械進行優(yōu)化和改進，進而達到自動獲取農作物的效果，這樣不僅可以減少人力成本的投入，還能提高農作物收獲的效率。技術人員可以在機械設備上安裝攝像頭，通過攝像頭獲取作物圖像，然后利用計算機技術進行圖像分割、邊緣化處理，在圖像中提取有用的信息數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結果選擇可收獲的農作物，進而實現(xiàn)自動化農作物收獲[4]。例如，農業(yè)專業(yè)的學者研究了一款以圖像處理技術為基礎的作物獲取系統(tǒng)，既可以進行自動采摘，也能在采摘的過程中自動躲避障礙物。

4.5 農作物加工存儲

在農業(yè)生產的過程中，不但要保障農作物產量符合要求，還要做好農產品的加工、存儲、運輸?shù)裙ぷ鳎Ｕ限r業(yè)工程環(huán)節(jié)的完整性和完善性，促進我國農業(yè)工程的整體進步，增加農業(yè)生產效益。為此，在農產品存儲加工的過程中，可以采用計算機圖像處理的技術，發(fā)揮該技術的優(yōu)勢作用，優(yōu)化加工處理環(huán)節(jié)，保證農產品加工的質量和效率。例如，利用計算機圖像處理技術設計自動檢測裝置，對農產品的精度進行精準檢測，在加工的過程中可以發(fā)揮挑揀、分類的作用，提高加工效率和提升加工質量。

5 結語

綜上所述，計算機圖像處理技術應用十分廣泛，在農業(yè)工程中發(fā)揮巨大的作用。從目前的情況來看，雖然該技術在應用中還存在一定的缺陷，但也有很大的發(fā)展空間。因此，現(xiàn)實中應加強對計算機技術的研究，結合圖像處理技術，促進農業(yè)工程向自動化、智能化的方向發(fā)展，提升農業(yè)生產的效益。