計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用探析

朱榮

（江蘇省泰興中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 泰興 225400）

0 引言

圖形本身可以視為一種客觀存在的事物，是表達(dá)光學(xué)信息在二維空間并列的信息，屬于一種信息載體。出于全面準(zhǔn)確的提取圖形中蘊(yùn)涵的各類信息的考慮，要求對(duì)各類圖形予以提取、辨別、分割、處理和研究等。伴隨神經(jīng)生理學(xué)、思維學(xué)、人工智能、數(shù)學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、專家系統(tǒng)，尤其是計(jì)算機(jī)視覺等有關(guān)專業(yè)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)已經(jīng)開始在多個(gè)領(lǐng)域和社會(huì)生活保持關(guān)聯(lián)，具體可以參考下圖1。

在最近40年，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而形成的一項(xiàng)綜合技術(shù)[1-3]。它是使用一個(gè)是借助圖像傳感器來提取物體的圖像，并借助計(jì)算機(jī)來對(duì)圖像予以分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形剔除噪聲、分割、增強(qiáng)、提取特征等多個(gè)相關(guān)的理論和技術(shù)。計(jì)算機(jī)圖像處理和人的視覺處理比較而言，有可進(jìn)行高精度處理、良好的再現(xiàn)性、定量性與良好的適應(yīng)性、快速、可處理大量數(shù)據(jù)等突出優(yōu)勢(shì)，因此在大量領(lǐng)域中得到了普及，特別在農(nóng)業(yè)中展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。這些年來，伴隨人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、圖形模式識(shí)別、多光譜辨別等高技術(shù)得以推出，使得智能農(nóng)業(yè)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)等技術(shù)得到了廣泛的實(shí)踐[4]。

1 計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)簡(jiǎn)介

這些年來，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，必然就建立了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)這一綜合性較強(qiáng)的交叉學(xué)科。其借助計(jì)算機(jī)技術(shù)研究和處理經(jīng)由傳感器提取的圖像，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行加工，通常細(xì)分為圖像隔離、去噪、特征提取等有關(guān)理論和技術(shù)。本質(zhì)上，人的眼睛亦可以視為一種圖形處理設(shè)備，然而對(duì)比計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，不管是圖像處理速率、精確度，以及處理數(shù)據(jù)的數(shù)量等，均有明顯的差距。然而，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的升級(jí)，圖像處理技術(shù)也開始變得更加的多樣化，在圖像處理技術(shù)的這些應(yīng)用場(chǎng)合中，推動(dòng)了科技取得較快的發(fā)展，特別是在農(nóng)業(yè)與農(nóng)學(xué)研究，受越加多人的關(guān)注。和其他行業(yè)比較而言，其表現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)了農(nóng)機(jī)項(xiàng)目取得進(jìn)步[5-7]。

2 計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)在農(nóng)機(jī)工程中的應(yīng)用

農(nóng)機(jī)項(xiàng)目，計(jì)算機(jī)處理技術(shù)關(guān)鍵用在對(duì)有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品予以機(jī)械加工上。像，西北播種以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物為主，要進(jìn)行藥物的噴灑，此刻要求計(jì)算機(jī)來對(duì)無人機(jī)噴灑藥物予以控制，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、降低不合理的損耗，實(shí)用性較強(qiáng)。

農(nóng)產(chǎn)品的機(jī)械加工作業(yè)中，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了較高的要求，關(guān)鍵圍繞農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的審核和檢測(cè)。計(jì)算機(jī)技術(shù)基本上用來嚴(yán)格控制加工制造線的各道工序，除去個(gè)人數(shù)值要借助人工來設(shè)置之外，其他均借助計(jì)算機(jī)來嚴(yán)格控制。這和反饋系統(tǒng)有一定的關(guān)系，計(jì)算機(jī)處理技術(shù)按照加工生產(chǎn)線上測(cè)試反饋的結(jié)果來予以控制。以水產(chǎn)品加工為實(shí)例，借助計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)，用來對(duì)精確設(shè)定的位置予以切割，確保產(chǎn)品有形和均勻，確保產(chǎn)品有統(tǒng)一的形狀，對(duì)產(chǎn)品包裝上市有幫助。此外，計(jì)算機(jī)項(xiàng)目應(yīng)用技術(shù)China Computer&Communication假如是對(duì)食品類食品包裝予以加工時(shí)，像果酥甜食、面包等烘烤類食品，計(jì)算機(jī)處理技術(shù)在控制烘烤的溫度中。烘烤溫度的不同，顏色、口感亦不同，如要外觀精細(xì)，應(yīng)由甜食的色澤切入。計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)能夠在烘烤中對(duì)甜食顏色進(jìn)行監(jiān)控，按照色澤感對(duì)烤箱的溫度予以調(diào)整，進(jìn)而保證甜食色澤誘人、勻稱，同時(shí)，及時(shí)就烘烤中甜食的質(zhì)量問題予以控制，科學(xué)的對(duì)食品的烘烤質(zhì)量予以監(jiān)控[8-9]。

如今，計(jì)算機(jī)視覺使用技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)中大量應(yīng)用，成為各大農(nóng)業(yè)類學(xué)校與各大研究部門一項(xiàng)比較重要的研究課題。較之于全球而言，海外的工業(yè)技術(shù)更加領(lǐng)先，很多年前已經(jīng)開始推行機(jī)械化的操作模式，令生產(chǎn)力得到了解放。這些年來，海外國(guó)家已經(jīng)設(shè)計(jì)出了果實(shí)采摘機(jī)器人，在一些果品、蔬菜的采摘中得到應(yīng)用，在某種程度上令人工工作量下降，成本有所下降，采摘效率有所提高。圍繞我國(guó)的農(nóng)業(yè)狀況，我國(guó)在農(nóng)業(yè)肥料、農(nóng)藥精確噴濺、精密播種、與農(nóng)產(chǎn)品機(jī)械作為指向中都做了深度分析，分析效果公布很可能還會(huì)等上一段時(shí)間。

3 計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)

農(nóng)學(xué)應(yīng)用上，在計(jì)算機(jī)的幫助下對(duì)圖像予以處理，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物從撒種到收獲的全階段測(cè)試，能夠時(shí)刻查看農(nóng)作物的生產(chǎn)情況與步驟，能夠測(cè)試農(nóng)作物在生產(chǎn)時(shí)期是不是營(yíng)養(yǎng)和水分不足。借助計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，能夠?qū)r(nóng)作物各時(shí)期的形狀予以記錄，農(nóng)作物收獲有所成熟時(shí)，能夠準(zhǔn)確對(duì)農(nóng)作物的各類形態(tài)予以判斷和分析，剔除不達(dá)標(biāo)的農(nóng)作物，優(yōu)化質(zhì)量[10]。

3.1 生長(zhǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

通常而言，植物的成長(zhǎng)中，能夠借助計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，具體對(duì)植物的成長(zhǎng)狀況予以測(cè)試，從播種到收獲的整個(gè)階段，能夠時(shí)刻了解到植物的成長(zhǎng)情況，如果有異常情況出現(xiàn)，能夠及時(shí)的察覺和處理。監(jiān)控層面涵蓋植物的厚度、含水量、葉片大小、根莖長(zhǎng)度，并把對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)記錄下來。借助研究數(shù)據(jù)，瀏覽是不是達(dá)到了植物生產(chǎn)狀況的數(shù)據(jù)值，能夠按照收集的果實(shí)圖，對(duì)果實(shí)的成熟情況予以判斷，觀察是不是營(yíng)養(yǎng)和水分不足等。

3.2 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

植物的成長(zhǎng)中，借助計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)植物的葉片、莖圖像予以采集，對(duì)葉片的成長(zhǎng)情況、莖的粗細(xì)度予以監(jiān)測(cè)，比較植物正常成長(zhǎng)情況下的數(shù)據(jù)，研究植物成長(zhǎng)時(shí)營(yíng)養(yǎng)是不是會(huì)有所變化，為植物編制相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)救策略，為植物的成長(zhǎng)供給所需營(yíng)養(yǎng)成分，確保植物正常成長(zhǎng)。

3.3 成熟度監(jiān)測(cè)

對(duì)比傳感器圖像的收集研究，借助該技術(shù)能夠具體分析與處理果實(shí)外表的一切圖像，檢測(cè)指標(biāo)能夠?qū)ΜF(xiàn)在果實(shí)的成熟度等指標(biāo)予以判斷。這樣，能夠圍繞果實(shí)不同的成熟程度有針對(duì)性的編制對(duì)應(yīng)對(duì)策，比較成熟的果實(shí)能夠先采摘，預(yù)防果實(shí)腐爛的情況發(fā)生，可更好、精確的管理果實(shí)。

4 應(yīng)用中主要存在的問題

農(nóng)業(yè)中，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)應(yīng)用中最為重要的技術(shù)便是可以收集植物、果實(shí)等農(nóng)產(chǎn)品的圖像資料，對(duì)提取的圖像予以有效的分割，圍繞對(duì)應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)信息開展準(zhǔn)確研究，發(fā)現(xiàn)精確的研究結(jié)果，降低人力，令農(nóng)產(chǎn)品的管理能力有所提高，實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)目標(biāo)。當(dāng)前時(shí)期，圖形收集技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)了廣泛的應(yīng)用，并在多個(gè)行業(yè)行業(yè)有一定的研究成果。然而，其使用中仍舊要解決大量問題，要求有關(guān)技術(shù)人員分析與應(yīng)對(duì)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供給優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

果實(shí)采摘上，牽連到果實(shí)的定位和基本識(shí)別。如今，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)中存在突出問題。因?yàn)闄C(jī)器作業(yè)面臨著一個(gè)比較復(fù)雜的環(huán)境，圖形收集、定位與判定步驟中有很多難題要解決。實(shí)際施工場(chǎng)所，有很多干擾因素，干擾了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的判斷系統(tǒng)，造成采摘的果實(shí)和實(shí)際預(yù)期不符。此問題要深入研究和提出解決方案，令圖像分析更加的精確。農(nóng)產(chǎn)品收獲機(jī)械里，怎樣采摘適宜的果實(shí)是重點(diǎn)，收集果實(shí)飽滿度、顏色等相關(guān)信息，對(duì)數(shù)據(jù)予以記錄，對(duì)數(shù)據(jù)的類別與特征予以研究，制定適宜植物果實(shí)采摘的一套完善的流程，進(jìn)一步令果實(shí)的精確度有所提升，防止誤采摘等問題。

借助計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，能夠監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品的全成長(zhǎng)經(jīng)過。按照計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)采集果實(shí)形狀、外表等指標(biāo)，對(duì)果實(shí)自身的質(zhì)量予以評(píng)估，等級(jí)劃分，觀察是不是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)果實(shí)的質(zhì)量要求，并將采摘的果實(shí)予以分類擺放。如今，果實(shí)分級(jí)處理依然是處在人工判斷時(shí)期，要求人工選擇后分類放置。挑選設(shè)備徹底能夠按照果實(shí)細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)來予以分級(jí)和分類，但是如今的設(shè)備依然難以按照農(nóng)產(chǎn)品的形狀與表面是不是破碎等來完成智能分級(jí)操作，還要求人工挑出外表有破碎的果實(shí)。對(duì)表面有破碎的水果予以分級(jí)，是如今分析的一個(gè)重要難點(diǎn)。大多數(shù)果實(shí)表面均比較光滑，但是就算部分未能受昆蟲蛀過的果實(shí)亦將產(chǎn)生表面凹凸不平的現(xiàn)狀，由于天氣不同，果實(shí)未必都平整。

5 結(jié)語

如今，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用還處于起步時(shí)期，要求持續(xù)研究，從中提出問題，研究、歸納優(yōu)化。其在農(nóng)業(yè)制造項(xiàng)目行業(yè)中，和實(shí)用商品化還有不小的差距。就如今時(shí)期來說，依然有大量技術(shù)問題有待處理，像迅速提取果實(shí)外表信息、果實(shí)層級(jí)細(xì)分與分類放置等問題，仍舊要強(qiáng)化科學(xué)研究。今后，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)行業(yè)必然會(huì)大量的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中。