农业机械使用视觉识别技术的优点及探索吕明杰摘要：视觉识别技术作为21世纪的先进控制技术，为未来农业机械的发展提供了新的思路，使得我国的农业机械由自动化向智能化转变。通过介绍视觉识别技术的原理以及它在农业机械方面的研究现状，指出了现阶段存在的问题和不足，分析了未来的发展前景。关键词：农业机械；视觉识别；精确农业；算法；图像处理：S126：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.07.0070前言随着我国计算机技术以及自动控制技术的不断发展，以高可靠性、高智能性、高环保性为目标的精确农业逐渐兴起。由于食品安全问题和农业机械化发展逐渐成为全球化的主题，这也使得精确农业作为各国的农业发展基础而倍受重视。近年来，农业机械的无人驾驶技术逐渐成为各大高校及科研院所研究的主题，研究的项目包含了自动喷药、灌溉、施肥、收获和耕种等多个方面，其重要的技术核心就是导航系统和视觉识别系统。视觉识别技术是传感器技术发展的一个新方向，它具有精度高、信息量大、灵活性高、成本效率高、非破坏性等优点，而以视觉技术为依托的导航控制方式是未来导航技术发展的重要方向。如今，在农业机械领域，国外的科学技术人员通过多年的研究，已经可以通过智能识别技术实现众多功能，例如茶叶种类分类、田间杂草识别、水果缺陷识别和分拣以及马铃薯形状识别等。同时，通过近年来我国研究人员的不懈努力，视觉技术在农业机械领域的应用也有了长足的进步，在自动收获和水果分拣等领域均取得了不错的成绩。1视觉识别技术介绍视觉识别技术是通过计算机技术来模拟人的视觉功能，通过计算机的分析和处理来实现对指定事物的识别，它是一个极其复杂的系统，既要考虑到图像信息的准确性，还要顾及客观环境的实时变化，有些情况还要对运动着的目标进行实时追踪，这都对视觉系统的研发提出了挑战。人类的视觉系统可以看作是一个三维的采样系统，而视觉识别技术是通过摄像机和计算机等来模拟构建一个采样系统。视觉识别系统主要包含3大部分，即图像获取系统、图像分析处理系统和信息输出系统。图像获取系统就是将需要识别物体的图像转换成能被计算机所处理的数据；图像分析处理系统就是将所需要识别的图像的特点信息进行放大，通常是将已经获取的图像进行边缘锐化、特征抽取、平滑处理、分割处理等工作，再将图像进行编码和传输；信息输出系统就是将处理过的图像显示出来，便于计算机进行分析和识别。现阶段的视觉识别技术主要是利用被识别物体的颜色和形状进行判断，在环境较好的情况下，计算机可以给出准确的识别结果。视觉识别技术涉及到计算机科学、人工智能、心理物理学、图像处理、模式识别、神经生物学等多个领域的复杂学科。随着计算机技术和图像处理技术的发展，视觉识别技术也得到了长足的进步，如今，视觉识别技术已在医学诊断、自动检测与控制系统、自动化机器人、工业、农业、军事等方面得到广泛应用，并取得了相当好的经济和社会效益。视觉识别技术作为一种新兴技术，在20世纪90年代逐渐被科研人员重视起来，其发展至今已取得了多项突破，但视觉技术的发展仍有相当广阔的空间。2视觉识别技术在农业机械的应用近年来，视觉识别技术在农业机械领域的应用也逐渐多了起来，其主要的应用范围包括：农业机械导航系统、作物生长状况监测、变量控制等几个方面。导航系统是农业机械必备的系统之一，它大范围的应用于旋耕播种、自动施肥、自动除草以及自动收获等各类农业机械。目前，利用视觉识别技术的农业机械导航主要集中在以下两个方面：（1）GPS技术与视觉识别技术结合使用。GPS技术与视觉识别技术都有各自的优点和不足，将二者结合起来可以完成许多复杂环境下的导航任务，而很多任务是无法由GPS技术或是视觉识别技术单独完成的。在20世纪末，美国科学家制造了将视觉识别技术与GPS技术结合使用的联合收获机，可以按照事先制定好的工作路径收获水稻，工作中GPS技术主要用于收获机的定位，而视觉识别技术则用来分辨已收获区域和未收获区域。（2）以视觉识别技术为主体的农业機械自动导航系统。此项技术所研究的主要问题包括自动导航的算法、图像识别算法以及分析与反馈等方面。21...