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责任编辑 孙红忠 责任校对 李洪安徽农业科学Journal ofAnhui Agri. Sci. 2007, 35( 12) : 3748- 3749机器视觉技术在农业机械上的应用 安爱琴, 余泽通, 王宏强, 聂永芳1摘要 随着计算机和图像处理技术的发展, 机器视觉技术的研究和应用已扩展到农业工程领域, 并取得了许多重要研究成果。介绍了该技术在播种、喷雾和移栽等方面的研究和应用情况, 指出了机器视觉技术在我国农业机械检测和自动导航中具有广阔的前景。关键词 机器视觉; 农业机械; 自动导航; 检测; 应用中图分类号 TP 391.41, S220 文献标识码 A 文章编号 0517- 6611( 2007)12- 03748- 02Application of Machine Vision Technique in Agriculture Machine AN Ai2qin et al (College ofMachinery and Electricity,Henan Colloge of Science and Technology,Xingxiang,Henan 453003)Abstract With the development of computer and image processing, the research and application ofmachine vision technologywere expanded to agricul2tural engineering field, and important research result was done in many field. In order to timely and effectively research and use the technique, the researchand application of the seeding,spraying and transplantingwere reviewed in this paper. At last, the broad application prospect of the machine vision tech2nique in the detection and automatic navigation of agricultural machinewere recounted Key words MachineVision; Agriculturemachine;Automatic navigation; Detection;Application般意义上的图像处理系统相比, 机器视觉强调的是精度和速度。2 播种机械近年来, 机器视觉技术在播种机械方面的应用主要是检测播种质量。2004 年胡少兴等 3研制了一套播种器性能检测视觉系统, 如图2 所示。该系统利用摄像机和平面镜组成的摄像系统及每幅图像中种子的真实像点, 种子在平面镜中所成虚像点及平面镜和CCD 摄像机之间的关系, 恢复种子的空间位置, 再现排种规律。图2 播种质量机器视觉检测系统该系统在一定程度上能解决种子之间相互遮挡和重叠现象, 提高了排种器的检测精度。试验表明, 该系统检测过程实现了全自动化, 并且检测误差小于1 mm。3 喷雾机械传统的农药喷洒方式较为粗放, 效率低, 污染严重。因此, 需要研制一种能对杂草进行精确喷洒除草剂的装置。1997 年,Giles D K等 4研制了一种利用机器视觉技术对成行作物实施精量喷雾的装置, 如图3 所示。该系统由机器视觉导向系统使喷头直接位于每行作物的上方, 并能根据目标作物的宽度自动调节扇形喷头相对于前进方向的偏转角度, 从而保证雾滴分布宽度与目标作物宽度相一致, 以减少农药的浪费。试验表明, 该装置与传统装置相比, 可使药量减少66% 80%, 目标作物上的雾滴沉降效率提高2. 5 3. 7 倍, 周围土壤的沉降量和空气中漂移将分别减少72% 90%和62% 93%。4 移栽机械蔬菜苗的培育一般是在温室中进行, 室内温度高, 湿度新的农业生产模式和新技术的应用促进了农业机械的更新和发展, 智能化农业机械的技术条件已经成熟。进入20世纪90 年代, 随着计算机技术和信息采集与处理技术的发展, 自走式农业机械的田间自动导航和机器视觉研究得到重视, 成为探索在农业机械装备中应用智能控制等高新技术研究的重要方向。目前, 发达国家在农业机械的智能控制方面已有了一些重要研究成果, 而我国的同类研究尚处于起步阶段。为了促进我国农业机械智能控制的研究, 笔者就机器视觉技术在播种、喷洒农药、移栽等方面的国内外研究进展及应用情况作一综述。1 机器视觉技术机器视觉是研究用计算机来模拟生物宏观视觉功能的科学和技术。通俗地说, 就是用机器代替人眼的视觉功能从客观事物的图像中提取信息, 进行处理并加以理解, 最终用于实际检测、测量和控制 1。一个典型的机器视觉应用系统包括光源、光学系统、图像捕捉系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块, 如图1 所示。首先采用CCD摄像机将被摄取目标转换成图像信号; 然后传送给专用的图像处理系统, 根据像素分布、亮度和颜色等信息, 转变成数字化信号; 图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征, 如: 面积、长度、数量、位置等; 最后, 根据预设的容许度和其他条件输出判断结果, 从而对农业机器起导航作用2 。图1典型机器视觉系统结构机器视觉的特点是自动化、客观、非接触和高精度, 与一基金项目 河南科技学院重点科研项目( 055032); 山西省科技攻关项目( 041085) 。作者简介 安爱琴(1976- ) , 女, 山西霍州人, 硕士, 助教, 从事机械视觉 检测技术的研究。5 结束语机器视觉技术在农业机械中的应用, 极大地解放了劳动力, 提高了生产自动化水平, 降低了环境污染, 改善了人类生活现状, 因此其应用前景极其广阔。目前在国外, 机器视觉技术应用极为广泛, 并且有一些重要的研究成果。针对我国同类研究的现状, 急需广大科研工作者共同努力, 提高我国机器视觉技术的水平, 扩大机器视觉技术的应用领域, 为早日实现农业生产和管理的现代化做出贡献。参考文献 1 段峰, 王耀南, 雷晓峰, 等. 机器视觉技术及其应用综述 J . 自动化博览, 2002( 3) :62- 64. 2 杨为民, 李天石, 贾鸿社. 农业机械机器视觉导航研究 J . 农业工程学报, 2004, 20( 1) :160- 165. 3 胡少兴, 查红杉, 马成林. 基于序列图像的排种器性能检测方法J . 农业机械学报, 2004, 35(1) :52- 64.4 GILES D K, SLAUGHTER D C. Precision band spraying with machine2visionguidance and adjustable vawnozzles J .Trans of theASAE, 1997, 40( 1) :29-36. 5 袁燕利, 邢娟, 李汝莘, 等. 农业机械智能化与实施精确农业 J . 农业机械学报, 2001, 32( 4): 127- 128.收稿日期 2006212224大, 劳动条件差。为改善作业者的劳动条件, 同时也为解决劳动力的不足, 开发了移栽机械。台湾K C Ting5 研制了一种移栽机械, 可把幼苗从600 穴的育苗盘中移植到48 穴的苗盘中。该机械由位于顶部的视觉传感器确定苗盘的尺寸和苗的位置, 由力觉传感器保证夹持器夹住而不损伤蔬菜苗,来完成幼苗的移栽。在苗盘相邻的情况下, 单个苗移栽的时间在2. 6 3. 25 s。试验证明了移流分散问题; 加强行业协会的作用, 约束行业竞争行为, 减少恶性竞争, 杜绝非法竞争。3. 5 大力发展订单农业模式 订单农业又称合同农业或契约农业, 是指在农业生产过程中, 农产品生产者与农产品购买者以签订的合同契约来安排生产或物流, 可消除许多无效物流活动, 同时为农产品的标准化和质量控制提供一个好的开端。订单农业通过合同把购销双方连接起来, 明确各自的权力和义务, 并按合同完成各自的生产和物流活动。发展订单农业的几种形式: 一是依据市场需求兴办农产品加工企业与农民签订农产品购销合同; 二是和农业科研单位联合与农民签订农产品购销合同, 自己提供运输、储存配送农资等方面的物流服务; 三是和专业批发市场联合与农民签订农产品购销合同, 依托市场发展订单农业。4 结语由于我国国土面积大, 经济发展和物流的关系就显得更为密切, 物流产业在我国就更加重要。现代物流以物流配送的规模大、速度快、辐射面广、效率高见长。建设现代农产品物流系统, 加快农产品流通, 是推进农业产业化、现代化的重要环节, 是实现农产品最终价值的关键, 也是提高农业效益、增加农民收入的有效措施。因此, 应该用现代物流的理念,大力拓展为农业服务的领域, 让农产品在流动中最大限度保值增值, 在传统的业务领域作出助农增收的全新贡献。参考文献 1 张卫星. 物流学M. 北京:北京工业大学出版社, 2002. 2 侯立军. 中国粮食物流科学化研究M. 北京: 中国农业出版社, 2002.3 方昕. 中国农业物流发展状况 EB/ OL . 2004211212 . http/ /: www. bo2raid. com/ article/ 18/ 18653- 1. asp. 4 赵勤, 佟光霁. 浅议中国现代农业物流的发展 J. 商贸经济, 2005(7): 4- 5, 12. (上接第3729 页)有一定的农业物流基础的大中城市边缘地区建立。农产品配送中心作为现代物流的新业态, 它们统一组织货源, 进行检验检疫、整理清洗、分捡包装, 根据定单要求直接送到消费者手中, 完成农产品从/ 田间0到/ 餐桌0 的全过程服务, 具有安全、高效、便利的特点。3. 3 强化规划与法规力度 发展现代农业物流, 国家应出台相应的法规、政策鼓励和引导农业物流业的发展, 确立农业物流的合法地位, 制造宽松适度的环境, 保障市场运作走向规范化、法制化、科学化, 实现农业生产与市场的紧密对接, 形成大生产、大流通、大市场的一体化宽松市场运作走向规范化、法制化、科学化, 实现农业生产与市场的紧密对接, 形成大生产、大流通、大市场的一体化运行格局; 严格范农村物流的组织行为, 协调城乡之间、区域之间物流体系的规划; 尽快研制构建农业物流与供应链管理体系的规划方案和实施办法, 促进农业物流龙头企业健康快速发展。3. 4 现代农业物流管理的机制创新 就企业( 包括农户) 物流层面而言, 要积极创新农业生产组织, 以土地产权改革为基础, 进行不同形式的产权重组, 扩大生产规模, 增强经营管作走向规范化、法制化、科学化, 实现农业生产与市场的