农业机器视觉技术论文
机器视觉是一门涉及人工智能、计算机科学、图像处理、模式识别、神经生物学、心理物理学等诸多领域的交叉学科。下面是小编整理了农业机器视觉技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
农业机器视觉技术论文篇一
机器视觉技术的应用研究
【摘要】阐述了机器视觉技术在工业、农业、医学、交通领域的研究应用状况，指出了机器视觉的未来走向。
【关键词】机器视觉;应用研究
机器视觉是一门涉及人工智能、计算机科学、图像处理、模式识别、神经生物学、心理物理学等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要利用计算机来模拟人或再现与人类视觉有关的某些智能行为，从客观事物的图像中提取信息进行处理，并加以理解，最终用于实际检测和控制。随着现代计算机技术、现场总线技术与大规模集成电路技术的飞速发展，机器视觉技术也日臻成熟，已经广泛应用在国民经济发展的各行业。
1.机器视觉系统组成
一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、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摄像机获得被测目标的图像信号，然后通过A/D转换成数字信号传送给专用的图像处理系统，根据像素分布、亮度和色彩等信息，进行各种运算来抽取目标的特征，然后再根据预设的判别标准输出判断结果，去控制驱动执行机构进行相应处理。
总之，随着机器视觉技术自身的成熟和发展，可以预计它将在现代和未来制造企业中得到越来越广泛的应用。
2.机器视觉技术的应用
在国外，机器视觉的应用主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%-50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路;SMT表面贴装;电子生产加工设备;机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用，并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。
而在中国，以上行业本身就属于新兴的领域，再加之机器视觉产品技术的普及不够，导致机器视觉在以上各行业的应用几乎空白。目前随着我国随着配套基础建设的完善，技术、资金的积累，各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现，国内有关大中专院校、研究所和企业近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试，逐步开始了工业现场和其它领域的应用。
(1)工业中的应用
虽然机器视觉技术从20世纪80年代才开始起步，但由于其突出的优点，在各种工业领域被广泛应用，特别是近几年发展十分迅速，国内外的成果也是层出不穷。
在国外，机器视觉技术广泛应用于机器零部件的装配、非接触测量、产品质量检测、在线过程控制、数控机床加工、过程监控等领域。英国ROVER汽车公司800系列汽车车身轮廓尺寸精度的100%在线检测，是机器视觉系统用于工业检测中的一个较为典型的例子，该系统由62个测量单元组成，每个测量单元包括一台激光器和一个CCD摄像机，用以检测车身外壳上288个测量点。汽车车身置于测量框架下，通过软件校准车身的精确位置。测量单元的校准将会影响检测精度，因而受到特别重视。每个激光器/摄像机单元均在离线状态下经过校准。同时还有一个在离线状态下用三坐标测量机校准过的校准装置，可对摄像顶进行在线校准。检测系统以每40秒检测一个车身的速度，检测三种类型的车身。系统将检测结果与人、从CAD模型中撮出来的合格尺寸相比较，测量精度为±0。1mm。ROVER的质量检测人员用该系统来判别关键部分的尺寸一致性，如车身整体外型、门、玻璃窗口等。实践证明，该系统是成功的，并将用于ROVER公司其它系列汽车的车身检测。
机器视觉在国内的应用主要集中于检测与定位等几个方面，这样的工业产品占据了中国市场的绝大部分。机器视觉在工业检测中的应用最为常见的是对各种机械零件的几何尺寸进行测量，在半导体及电子行业，国内高等院校和科研单位也研究出基于机器视觉的管脚尺寸自动检测装置。此外，机器视觉还被用于对于如刀具等工业设备的检测和数控机床的加工。在很多工业领域存在着高精度定位的问题，如钻床数控系统钻头定位、金属板材数控加工轨迹坐标定位等。目前机器视觉技术由于其高精度的优点在这方面得到广泛的应用。华中科技大学在金属板材数控加工中利用机器视觉技术对加工轨迹坐标定位。提出一种基于机器视觉的非接触式加工轨迹坐标定位方法，完成了金属板材数字化成形中支撑模型的非接触式高精度快速定位。湖南大学进行了钻头视觉定位研究，在视觉定位中采用间接定位方式，间接实现钻头刃磨初始状态的定位。中国计量学院等单位进行了基于机器视觉的PCB数控钻机定位研究。大量的实践证明采用机器视觉系统进行定位并且综合运用数控伺服传动技术以及各种先进控制技术能够有效实现精确定位。利用机器视觉系统节约了大量的人力和物力，降低了产品生产成本。
(2)农业中的应用
计算机视觉技术在农业上的应用研究，起始于20世纪70年代末期，主要应用于植物种类的鉴别、农产品品质检测与分级等。随着计算机软硬件技术、图形图像处理技术的迅猛发展，它在农业上的应用研究有了较大的突破，在农业领域的生产前、生产中、收获时和产后的各个环节中，均可以利用计算机视觉技术来实现这些农业生产的视觉化。计算机视觉在产前的应用主要是检验种子质量;在产中的应用包括田间杂草识别、植物生长信息的监测、病虫害的监视和营养胁迫诊断等方面;在农作物收获时的应用主要体现在农业机器人的研制与开发上;在产后的应用包括水果分级和农产品的加工等。在农田作业机械上，机器视觉技术被不断的开发和应用。农药的粗放式喷洒正是农业生产中效率最低、污染最严重的环节。利用机器视觉技术可以实现农药的精量喷洒，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;在自动收获机等农田自动作业机械上，更需要依靠机器视觉系统来确定作物行与机械的相对位置，以控制自动作业机械在作物行间自动行进，
机器视觉技术在农业生产上的应用可提高生产的自动化水平，解放劳动力，具有良好的应用前景。同时还应看到，由于农业对象的特点，机器视觉理论和技术的局限性以及硬件条件的限制，机器视觉技术在农业生产的应用距离实用和普及还有相当长的距离。相信随着相关技术的发展，很多问题会得到好的解决，机器视觉技术在农业生产中的应用会极大地加快农业现代化的进程。 (3)医学上的应用
随着药品和医疗器械安全性问题重要性的不断提升，越来越多的生产厂商将机器视觉技术引入实际生产中来，以达到提高生产效率，加强产品品质保障的目的。同样，在医疗系统中机器视觉也得到了越来越多的应用。
机器视觉科技医药领域的应用主要分为医学与药物两部分。机器视觉技术在医学疾病诊断方面的应用主要体现在两个方面：一是对(X射线成像、显微图片、B超、CT、MRI)图像增强、标记、渲染处理，主要利用数字图像处理技术、信息融合技术对X射线透视图、核磁共振图像、CT图像进行适当叠加，然后进行综合分析协助医生诊断;二是利用专家知识和3D重构对物体三维信息与运动参数进行分析并给出形象准确的解释，如诊断与手术等。机器视觉技术的应用不仅节省了人力，而且大大提高了准确率和效率。在药物方面，机器视觉系统对药用瓶的缺陷检测，也包括了药用玻璃瓶范畴，也就是说机器视觉也涉及到了医药领域，其主要检测包括尺寸检测、瓶身外观缺陷检测、瓶肩部缺陷检测、瓶口检测等。除此之外，对药剂杂质的检测、对医学用具质量的检测、对药物外包装泄露的检测等等都在保障着药物的质量安全，保障着人们的生命健康。
(4)交通领域的应用
随着计算机的普及和相关软件的不断更新升级，机器视觉技术在交通领域所发挥的作用愈为重要。机器视觉技术在交通领域的应用范围较广，主要包括视频检测系统、智能车辆的安全保障系统、车牌识别和交通指挥等。
视觉技术应用于视频检测时，视频检测系统的目标就是用数字图像处理和计算机视觉技术，通过分析交通图像序列来对车辆、行人等交通目标的运动进行检测、定位、识别和跟踪，
并对目标的交通行为进行分析、理解和判断，从而完成各种交通流数据的采集、交通事件的检测，并尽快进行相应处理。视频的交通事件和参数检测系统有高度的网络化和智能化，可实现远程监控和设置。视觉技术应用于智能车辆安全保障系统，主要用于路径识别与跟踪、障碍物识别、驾驶员状态监测、驾驶员视觉增强等。德国UBM大学Dick-manns教授领导的智能车辆研究小组一直致力于动态机器视觉领域的研究，研制的EMS-Vision视觉可较好地模拟人眼功能。车牌识别技术(VLPR)是计算机视觉和模式识别技术在现代智能交通系统中的一项重要研究课题，是实现交通管理智能化的重要环节。随着图像处理技术的日趋成熟，更多算法的融入综合，使得车牌识别技术逐渐成熟。单一算法很难达到良好的识别效果，只有多种方法结合，才能实现车牌识别的高效性和准确性。过去的10多年里，有些国家已经成功开发了一些基于视觉的道路识别和跟踪系统。其中，具有代表性的系统有：LOIS系统、GOLD系统、RALPH系统、SCARF系统和ALVINN系统等。
机器视觉技术在交通各领域都发挥着越来越重要的不可替代的作用。在取得较大成绩的同时仍有不足。其一应尽快开发出具有高性价比的实用化的激光距离成像系统，能够获取高质量的原始图片至关重要;其二，处理各种交通事件的及时性决定了所有的图像处理的速度应尽可能的快，目前的各种算法都各有优劣，如何能在最短的时间内完成图像的识别工作成为我们下一步要努力的方向。
3.发展趋势
在机器视觉赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对机器视觉需求的提升;也决定了机器视觉将由过去单纯的采集、分析、传递数据，判断动作，逐渐朝着开放性的方向发展，这一趋势也预示着机器视觉将与自动化更进一步的融合。未来，中国机器视觉发展主要表现为以下一些特性：
(l)随着产业化的发展对机器视觉的需求将呈上升趋势。
(2)统一开放的标准是机器视觉发展的原动力。
(3)基于嵌入式的产品将取代板卡产品。
(4)标准化一体化解决方案是机器视觉发展的必经之路。
(5)机器视觉系统价格持续下降、功能逐渐增多。
4.结语
机器视觉技术经过20年的发展，已成为一门新兴的综合技术，在社会诸多领域得到广泛应用。大大提高了装备的智能化、自动化水平，提高了装备的使用效率、可靠性等性能。随着新技术、新理论在机器视觉系统中的应用，机器视觉将在国民经济的各个领域发挥更大的作用。
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作者简介：张红霞(1982—)，女，湖北孝感人，华中科技大学硕士，武汉商学院讲师，研究方向：自动控制技术、高等教育。
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