倪江楠

[摘? ? 要]伴隨計算機和人工智能技術(shù)的發(fā)展，衍生出來的視覺與模式識別技術(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，通過應用計算機技術(shù)一方面可以更加清楚地了解當前生產(chǎn)過程中存在的問題，另一方面也能幫助農(nóng)民做到科學培育，及時采取措施提升產(chǎn)量與質(zhì)量，促進我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展?；诖?，文將重點闡述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中計算機視覺與模式識別技術(shù)的應用。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè)生產(chǎn);計算機視覺;模式識別技術(shù);應用

[中圖分類號]TP391.41 [文獻標志碼]A [文章編號]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)中通過應用新的技術(shù)可以大大提升生產(chǎn)效率，還能利用機械設(shè)備完成相對復雜的工作任務。其中，計算機視覺技術(shù)主要是利用計算機智能技術(shù)仿真人的視覺，借助計算機技術(shù)指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用這種技術(shù)，不管是對于種植管理，還是后續(xù)的收獲分級以及對土壤的保護都具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 計算機視覺概述

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

2 計算機視覺與模式識別技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

2.1 幫助農(nóng)民快速完成種子的檢測與鑒別

借助計算機視覺技術(shù)中的圖像分析，可以將種子中的成分科學分析出來，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，從而有效評估種子的價值。經(jīng)過對計算機視覺技術(shù)的長期研究，當前可以借助這種技術(shù)分步驟進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分類，對于提升生產(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)測中的應用

農(nóng)業(yè)種植要關(guān)注種子的品質(zhì)，這會直接影響產(chǎn)量和質(zhì)量，另一方面為保證農(nóng)作物的健康成長，需要提升對農(nóng)產(chǎn)品種植環(huán)境的重視程度。對于土壤、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、準確以及全面的了解。而應用計算機視覺技術(shù)可以實現(xiàn)這一目標。計算機視覺與模式識別技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫給出的數(shù)據(jù)中進行對比分析，從而形成數(shù)據(jù)信息給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員以科學的建議。根據(jù)新品種的生長情況，判斷當前的生長環(huán)境是否能夠滿足生長需要，從而及時給出信號，避免帶來不必要的損失。由于我國的國土面積較大，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)的應用，促進我國農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展具有重要意義。

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

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不同的農(nóng)作物通常都會具有不同的生長周期，在生長過程中農(nóng)作物的長勢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)作物會受到多種因素的影響，因此需要及時進行人工干預，從而保證最終的產(chǎn)量。計算機視覺與模式識別技術(shù)的應用可以實時對農(nóng)作物的生長環(huán)境進行建設(shè)，并且快速掌握周邊的自然條件是否會對農(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)信息及時進行調(diào)整。當前，這種技術(shù)在農(nóng)作物監(jiān)視方面的應用只是出于初步階段，今后將進一步加大研究力度，通過降低技術(shù)的應用成本，擴大綜合效益。

2.4 計算機視覺與模式識別技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收獲中的應用

利用計算機視覺與模式識別技術(shù)能夠有效解放生產(chǎn)力，減少對勞動力的需求量，尤其是對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過于精細的工作，傳統(tǒng)的模式對人工的依賴性大，而利用計算機視覺與模式識別技術(shù)可以很好地解決這一問題。就當前而言，可以通過人工傳輸?shù)哪繕藢ο?，在農(nóng)作物的收獲季節(jié)使用計算機視覺與模式識別技術(shù)，從而完成分揀工作。計算機識別技術(shù)已經(jīng)逐漸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)中進行應用，這可以大大提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效率和質(zhì)量。計算機技術(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)本身將會發(fā)揮出更大的價值。

2.5 在農(nóng)藥使用和病蟲害防治中的應用

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

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

農(nóng)作物在生長過程中，除了需要保證除草和除蟲工作之外，還應該做好水肥管理，保證營養(yǎng)的供應情況。長期以來，人們在進行農(nóng)作物栽培的過程中過度依賴理論，因此在實際生產(chǎn)中存在營養(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，甚至對環(huán)境也造成一定的不利影響。通過將計算機技術(shù)應用到農(nóng)作物的生產(chǎn)過程中，利用視覺與模式識別技術(shù)準確地掌握農(nóng)作物生產(chǎn)需要的營養(yǎng)量。比如，對于大棚種植的農(nóng)作物，水分供應十分重要，但過多的水分也會影響產(chǎn)量，因此需要借助計算機視覺技術(shù)進行科學控制，既能夠保證營養(yǎng)的供應，也能避免營養(yǎng)過剩的危害。

2.7 在農(nóng)產(chǎn)品分級中的應用

當前，由于人們生活水平的提升，在農(nóng)作物收獲之后，通常都是進行售賣。為了更好的把握農(nóng)作物的價值，需要對收獲的產(chǎn)品進行分級處理，從而根據(jù)不同的情況和標準制定相應的市場價格，這對于進一步提升農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟價值具有重要意義。長期以來，對于農(nóng)作物的分類需要借助人工完成，工作量相對較大，并且標準也不夠科學，難以對接市場的實際需求。經(jīng)過長期的研究可以發(fā)現(xiàn)，借助計算機視覺和模式識別技術(shù)，可以利用技術(shù)對農(nóng)作物的品級進行區(qū)分，保證了農(nóng)作物的總體效益。另一方面，在對農(nóng)產(chǎn)品進行分類時，計算機視覺技術(shù)能夠按照顏色等特征進行區(qū)分，比如在收獲蘋果時，可以根據(jù)顏色將蘋果劃分成紅蘋果、青蘋果和黃蘋果，對于不同種類的蘋果可以根據(jù)市場的實際需求進行調(diào)整，在不同的銷售渠道中充分發(fā)揮蘋果的價值，對于擴大種植人員的經(jīng)濟效益具有非常重要的意義。由于技術(shù)的不斷發(fā)展，當前對于農(nóng)作物的分級處理技術(shù)依然不斷升級，并且分類的依據(jù)也會逐漸增多，跟市場的聯(lián)系越來越緊密。

2.8 計算機視覺與模式識別技術(shù)在耕地保護中的作用

在農(nóng)產(chǎn)品的種植過程中，耕地的實際情況影響產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對于不同地域的耕地，需要結(jié)合實際情況進行休耕處理，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)濟效益，存在過分耕種的情況，長此以往，不利于我國環(huán)境的健康發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應用計算機視覺與模式識別技術(shù)可以準確地檢測地質(zhì)狀況，從而更好地了解土壤中有機物的含量，明確休耕時機。當前，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)成為一個非常重要的話題。

3 計算機視覺與模式識別技術(shù)中所要面對的問題及發(fā)展趨勢

盡管計算機視覺與模式識別技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越頻繁，并且對于解放生產(chǎn)力，降低勞動強度起到一定的作用，但由于相關(guān)技術(shù)的不成熟以及其他因素的影響，我國的計算機視覺與模式識別技術(shù)依然有很多問題去解決。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，由于技術(shù)層面的影響，當前的計算機對于相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取與分析相對較慢，因此有時難以及時有效的提供可行性的數(shù)據(jù)報告，供研究人員參考指導實際生產(chǎn)。第二，由于農(nóng)民的學識等因素的影響，對于自動化生產(chǎn)的相關(guān)知識不夠了解，導致對數(shù)據(jù)信息的了解不夠深入，影響了計算機視覺與模式識別技術(shù)功能的發(fā)揮。第三，我國的自動化生產(chǎn)水平相對于國外還有很大差距，部分生產(chǎn)在應用過程中依然不夠精確，這也不利于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展。

就當前存在的問題，需要明確計算機視覺與模式識別技術(shù)的重要性，同時加大研究力度，反復實踐，不斷提升應用。首先，加大科研投入，不斷提升計算機識別和計算的速度;其次，重視相關(guān)知識的培訓和普及，讓農(nóng)民充分享受技術(shù)紅利;最后，積極向發(fā)達國家學習，不斷創(chuàng)新，從而在控制精度以及自動化生產(chǎn)方面有所改善。

4 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)業(yè)是我國經(jīng)濟發(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。在應用計算機視覺與模式識別技術(shù)的過程中，需要看到技術(shù)本身的價值，同時也需要明確當前存在的問題，加大資金投入，重視創(chuàng)新研究，從而讓該技術(shù)發(fā)揮出更大的價值。

參考文獻

[1] 羅勇.計算機視覺技術(shù)在人體行為分析中的研究與應用[J].無線互聯(lián)科技，2020，17（1）：68-69.

[2] 何芳.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中計算機視覺與模式識別技術(shù)應用[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2020，31（4）：324-325.

[3] 王冠，易航.模式識別技術(shù)在智慧裝備體系的應用與分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2020（9）：40-44.

[4] 李錦龍.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中計算機視覺與模式識別技術(shù)的應用[J].鄉(xiāng)村科技，2016（26）：47.

[5] 何東健，張海亮，寧紀鋒，等.農(nóng)業(yè)自動化領(lǐng)域中計算機視覺技術(shù)的應用[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2002（2）：171-175.

[6] 劉濤，孫成明，仲曉春，等.計算機視覺在作物生產(chǎn)中的應用研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2013（2）：32-35，39.

[7] 李慶中，汪懋平.農(nóng)業(yè)生物模式識別中的計算機視覺技術(shù)[J].中國圖象圖形學報，1999（7）：83-89.

[8] 鄒修國.基于計算機視覺的農(nóng)作物病蟲害識別研究現(xiàn)狀[J].計算機系統(tǒng)應用，2011，20（6）：238-242.

[9] 高華，周林.計算機視覺及模式識別技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用[J].山東農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2003（4）：590-593.