圖像識別技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

林 羽 劉斌瓊 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 福州 350013

依托信息科學(xué)、大數(shù)據(jù)、人工智能以及云計算的高速發(fā)展，圖像識別技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多種場景，從簡單的條形碼識別、指紋識別，再到時下流行的人臉識別，其應(yīng)用也從單純的安全領(lǐng)域拓展到交通、工業(yè)、支付、物流、農(nóng)業(yè)等諸多方面。與傳統(tǒng)依靠人力的技術(shù)相比，依托強(qiáng)大算法支撐的圖像識別技術(shù)不僅提高了準(zhǔn)確率，大幅度地縮短了單個物品的識別時間有效提升了工作效率，同時還實現(xiàn)了全自動化和無人值守，大大降低了成本。因此，新時代的農(nóng)業(yè)發(fā)展也要找準(zhǔn)與圖像識別技術(shù)的契合點，用新技術(shù)解決畜禽精準(zhǔn)化養(yǎng)殖、植物保護(hù)等環(huán)節(jié)存在的不足和難點，有效助力農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1 圖像識別技術(shù)

圖像識別技術(shù)是一種利用攝像系統(tǒng)獲取圖像，再根據(jù)程序算法對圖像本身的各類屬性進(jìn)行提取、分析和處理，并通過后臺大數(shù)據(jù)庫的相關(guān)比對，最后達(dá)到自動識別圖像信息的技術(shù)。與早期的條形碼和二維碼識別技術(shù)相比，其最大的好處在于能客觀地識別物體本身，而不是只通過身份標(biāo)簽來區(qū)分，可以有效地避免身份標(biāo)志信息的偽裝，適用的范圍更廣，安全性更高。從技術(shù)層面來說，圖像識別技術(shù)是人工智能技術(shù)發(fā)展的一個重要分支，主要是通過計算機(jī)的算法儲存構(gòu)建了不同場景的圖像識別模型，把已知事物的特征進(jìn)行提取和歸納，然后形成記憶模型也稱模板，如果被識別的圖片與算法中的模板具有相同的特征，那么該圖像就被識別了。

2 圖像識別技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

2.1 在植保領(lǐng)域的應(yīng)用 病蟲害災(zāi)是制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素，要利用好圖像識別的技術(shù)特點，提升病害識別和蟲害識別的工作成效。傳統(tǒng)的病蟲害防治工作主要依靠基層農(nóng)技人員和科研人員的手工檢查，不僅需要大量的人員而且效率相對低下。碰到地理位置偏遠(yuǎn)的區(qū)域，技術(shù)人員往往無法及時到達(dá)，只能根據(jù)缺乏專業(yè)知識的農(nóng)戶模糊描述，導(dǎo)致許多重要細(xì)節(jié)缺失，容易判斷錯誤。借助圖像識別系統(tǒng)，可以在手機(jī)端開發(fā)病蟲害在線監(jiān)測系統(tǒng)APP，通過歷史數(shù)據(jù)詳細(xì)定義病害發(fā)生的主要部位和蟲害發(fā)生的每個階段特征，構(gòu)建好不同作物的病蟲害模型。使用人員只要通過APP進(jìn)行田間采樣拍攝，并輸入圖像，就可以對接病蟲害知識庫，識別與分析病蟲害種類，得到科學(xué)防治方案。這樣即使那些不具備專業(yè)技術(shù)的農(nóng)戶也可以輕松使用，不僅緩解了我國農(nóng)技人員比例偏低的困境，還有效提高了病蟲害防治效率，更可以抑制農(nóng)藥的濫用，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。

2.2 在精準(zhǔn)飼養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用 以生豬飼養(yǎng)為例，在傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式下，盡管喂豬實現(xiàn)了機(jī)械自動化，但依舊還是比較粗獷，通常是10～15頭豬放在一起投喂飼料，吃多吃少全憑豬自己用力氣搶，導(dǎo)致了同一欄的豬體重差異很大，最重和最輕的能相差50%。如果結(jié)合圖像識別系統(tǒng)，就可以開發(fā)一套“豬臉識別”系統(tǒng)，可以讓計算機(jī)認(rèn)識每一頭豬，詳細(xì)了解每一頭豬，知道它每天要吃多少，逐步做到“精準(zhǔn)到克”地喂養(yǎng)每一頭豬。當(dāng)豬餓的時候，只要走到食槽邊，投喂設(shè)備就可以讀取該豬的信息，自動計算出相應(yīng)的采食量，并輸出定制餐食，讓所有的豬都能獲得均衡的營養(yǎng)，從而把同一欄豬的體重差異控制到10%以內(nèi)。

2.3 在養(yǎng)殖保險方面的應(yīng)用 在養(yǎng)殖病死保險的理賠過程中，勘探員的出行成本往往很高，在一些交通不便的地區(qū)甚至達(dá)到了30%，有時為了一頭病死動物要下鄉(xiāng)2次以上。借助圖像識別技術(shù)可以構(gòu)建遠(yuǎn)程的動物身份識別系統(tǒng)，可以精準(zhǔn)鎖定每個需要理賠動物的身份信息，既省去了勘察員舟車勞頓的高昂成本，又避免虛假理賠和重復(fù)理賠的問題，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3 開發(fā)農(nóng)業(yè)圖像識別技術(shù)的建議

圖像識別技術(shù)的應(yīng)用有助于提升農(nóng)業(yè)智能化水平，是農(nóng)業(yè)信息化工程中的一個重要組成部分，必須要進(jìn)一步明確建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)。一要做好不同應(yīng)用場景的模板設(shè)置，為圖像識別應(yīng)用的開發(fā)、設(shè)計、使用提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。二要注重規(guī)范農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)資源的編目格式，畢竟數(shù)據(jù)只有流動起來才能發(fā)揮作用，所以，要避免各項技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)出現(xiàn)“孤島”現(xiàn)象，在模板中就要規(guī)范數(shù)據(jù)格式，做好數(shù)據(jù)訪問的系統(tǒng)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流動和價值挖掘。三要加強(qiáng)人才培養(yǎng)。圖像識別的核心技術(shù)是計算機(jī)算法，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域涉及的圖像與其他行業(yè)的有所不同，所以，把某些領(lǐng)域十分成熟的算法引用過來還必須做適當(dāng)?shù)男薷?，其工作量是十分巨大的。因此，要加?qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)力度，尤其是具有農(nóng)業(yè)知識和信息化知識的復(fù)合型人才。要拓寬人才培養(yǎng)渠道，除了在高校設(shè)置相應(yīng)學(xué)科培養(yǎng)外，還要注重對現(xiàn)有人才的再培訓(xùn)，讓具有較強(qiáng)計算機(jī)技能的農(nóng)業(yè)專家參與到圖像識別算法的開發(fā)工作，做好人才資源的整合工作。