图像处理技术在农业系统中的应用

图像处理技术在农业系统中的应用

华明亚

（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）

摘要：目前社会的发展已经步入了高速信息化时期，而计算机技术也已经成为了各个行业的领头羊之一随着计算机技术在我们生活中的普及，我们对图像处理技术的要求也愈来愈高，同时计算机图像处理技术也为我们带来了更好的需求及应用，计算机图像处理技术的应用范围的确十分广泛.那么本篇文章主要具体介绍分析一下图像处理技术在农业系统上的研究应用状况。

关键词：图像处理；农业系统；MATLAB；检测；

Application of image processing technology

Hua Mingya

(School of mechanical engineering and automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract:: At present, the development of the society has entered the high-speed information age, computer technology has also become one of each industry leader with the popularization of computer technology in our lives, we also more and more higher requirements of image processing technology, and computer image processing technology is also the demand and application of better for us,application the range of computer image processing technology is indeed very widely. So the analysis of this article mainly introduce the image processing technology in agricultural systems research and application status.

Key words: Image processing; agricultural system; MATLAB; detection;

1.引言

图像处理技术是用数字信号代替图像信号，然后用计算机进行处理。它已在人们生活的各个方面受到广泛的重视和应用，并且有了巨大的成果。

图像处理的过程有:图像采集、图像分析和图像输出三部分。图像采集用特定的采集系统抓取图像，然后把模拟的图像转化为数字图像，便于计算机对其进行处理。图像处理分析是整个图像处理技术最关键的部分，其目的在于通过边缘检测、物体定位等，了解图像。

用计算机进行数字图像处理的目的有两个，一是产生更适合人类视觉观察和识别的图像，二是希望计算机能够自动进行识别和理解图像。不管用户出于何种目的进行图像处理，

都需要由计算机和图像专用设备组成的系统进行图像数据的采集、输入、加工和输出，因此数字图像处理研究的内容主要有：图像的获取、表示和表现；图像增强；图像复原；图像分割；图像分析；图像压缩编码。

在农业领域中，大范围、实时、高效地获取农情信息是现代化农业生产和管理的一个重要环节。传统的依靠人工采集和有线测量的数据获取方式在实时性、精准性和便捷性等方面均无法满足精准农业的要求]1[。因此将图像处理技术应用于农业中，对实时的监测农作物的长势，农作物灾害的防治以及农作物果实检测分级中有着至关重要的作用。从而保证农业的丰收。

2.农业系统中的图像处理

计算机图像处理技术就是把一些需要处理的图像或信息做一个转化，把它们换成某一种高速运算的功能，最后以一种最佳的结果表示出来的处理过程。它主要把图像信息进行数字化，或者把图像进行修复、加强、分析计算编码化等，通常被应用在计算机教育及计算机动画制作等方面。如今，随着信息领域的高速发展，计算机图像处理技术己经在农业方面都得到了高度的发展与应用。动态图像处理技术在农业工程应用中涉及的领域已包括视觉模拟，农业作业过程在线检测、害虫监控、农产品分级等诸多方面。以下将农业工程应用中的研究进展做一介绍。

2.1 农作物生长中的图像处理

农业的生产已由传统的农业生产方式发展成为精细农业作业，根据作业处方图或动态图像处理技术来进行变量施肥和农药喷洒。自动喷洒农药或施肥机械必须在作业过程中动态地对农作物和杂草进行识别]2[，然后对杂草定量喷洒农药或对作物植株定量施肥从而达到农药和化肥使用的高效无污染要求]3[。

农业的大面积高效作业往往需要采用农用无人驾驶飞机对农产品的长势进行动态监测，目前动态图像处理技术在无人驾驶飞机中的应用主要是靠动态图像处理系统通过CCD摄像机或红外成像仪来获取飞机当前所处位置的地面图像，然后再调用事先输人的图像数据库进行模式匹配，动态地检测飞机当前位置并完成飞机飞行轨迹的跟踪。利用动态图像处理和图像数据库检索技术进行模式匹配对运动目标动态定位技术在西方发达国家的军事中已经得

到了广泛的应用，但在精确农业中，利用全球定位系统(GPS )来对农用无人驾驶飞机进行定位与轨迹跟踪仍占主导地位。但由于GPS的成本较高和图像检索技术的不断成熟，这就决定了动态图像处理技术在今后的大面积农业作业中更为经济实用。

动态图像处理系统主要有辅助光源、带有专用镜头的高速摄像机、图像采集卡、计算机系统和图像输出存储设备5个部分，其相互之间的关系如图1所示。

图1动态图像处理系统的组成

2.2 农作物病虫害图像识别技术

农作物病虫害的爆发往往意味着大规模的减产减质，造成不可挽回的经济损失。传统的病虫害识别方法速度慢、主观性强、误判率高，己不能满足农业生产的需要。基于图像处理技术的农作物病虫害识别具有快速、精确、实时等特点，能够协助农耕人员及时采取有效的防治措施。图像处理是将图像信号转换成相应的数字信号，并利用计算机对其进行加工

处理的过程。农作物病虫害图像识别技术则是图像处理技术在农作物病虫害识别上的应用，成为替代传统人工识别的技术手段，其对农作物病虫害识别具有传统方法所不具备的快速性、准确性、实时性}等特点，能够在疾病暴发前及时、准确地识别出病虫害的种类，为农耕人员及时采取措施防治病虫害的传播发展提供必要信息]4[。

害虫图像处理中图像的特征提取是关键性步骤，它关系到分类器设计的效率和分类的精确度，甚至直接决定了分类算法是否可行。特征提取一般包括特征描述和提取两个过程。特征描述指的是给从图像中分割出来的某种图像属性予以量性的描述或表示，提取指的是计算这些特征的子集，通过数学变换使样本空间降维，以便于目标识别。专家学者们在农作物病