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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- 02
Application 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
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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 Ting[5] 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
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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紧密对了
接, 形成大生产、大流通、大市场的一 改变对物流成本的啦
识; 制订与企业营销战略、成本控制战略、品牌战略形成互补
优势的企业物流战略; 开展物流运作模式创新, 综合利用与我
物流相伴的信息流、资金流; 重视物流技术的开发和利用; 引
就产业层面而言, 要积极开展供应链物流管理, 以土地产为
基础, 进行不同形式的产权重组, 扩大生产规模, 增强经营管
培养供应链核心企业, 根据实际情况形成/ 生产企业+ 农户发
企业+ 物流运作模式; 创新中小企业之间的物流协作模式, 用

栽