本文转自【科技日报】；

机器视觉作为智能农业机器人的外部传感器，是机器人操作设备的眼睛，也是最大的信息来源。具有感知信息丰富、信息采集完备的优点。 .目前，基于机器视觉的工作信息感知技术已成为农业机器人智能化的关键技术和研究热点。

张春龙？中国农业大学副教授

近日，我国智能科技的重要奖项“吴文军人工智能科学技术奖”获奖。其中，“非结构化环境下农业机器人机器视觉关键技术及应用”项目获得2020年吴文俊人工智能技术发明奖。

什么是机器视觉？什么是非结构化环境？我国农业机器人视觉技术目前处于什么水平？应用领域有哪些？ 5月14日，“非结构化环境下农业机器人机器视觉关键技术及应用”项目主要贡献者。中国农业大学张春龙副教授、袁婷副教授在接受科技日报记者采访时回答了上述问题。

农业机器人对视觉系统的要求很高。

什么是机器视觉？袁婷解释说，机器视觉是人工智能发展迅速的重要分支。简单来说，机器视觉使用传感器代替人眼进行检测和判断。

“机器视觉作为智能农业机器人的外部传感器，是机器人操作设备的眼睛，是最大的信息来源，具有感知信息丰富、信息采集完备的优势。”张春龙说。

袁婷介绍，机器视觉是利用视觉产品（即图像采集设备）将拍摄到的目标转化为图像信号，发送到专用的图像处理系统。系统获取目标的形态信息。将像素分布、亮度、颜色等信息转换为数字信号。图像处理系统然后对这些信号进行各种运算以提取目标特征，然后根据判别结果控制现场设备的动作。

“机器视觉最基本的特点是可以增加生产的灵活性和智能化。在一些不适合人工操作或人工视觉难以满足要求的危险工作环境中，经常使用机器视觉代替人工视觉。同时，机器视觉技术可以在大规模重复性工业生产过程中大大提高生产效率和自动化程度。”袁婷说。

“对于农业机器人来说，非结构化环境主要是指农田的自然环境。对于农业机器人的运行来说，非结构化环境有很多不确定因素，比如自然光多变、工作空间复杂多变、各种姿势的工作物体，以及树枝、树叶、果实等的相互遮挡，都成为机器人作业中信息视觉感知的技术难题。”张春龙说。

由于农业机器人的目标是离散个体，其个体特征具有随机性和多样性。这种非标准化的目标信息增加了农业机器人机器视觉系统感知判断的难度。张春龙表示，只有机器视觉系统能够准确识别工作对象，准确感知目标位置，才能减少对工作对象的伤害，提高工作的成功率和效率。

“目前，基于机器视觉的工作信息感知技术已成为农业机器人智能化的关键技术和研究热点。”张春龙说。

多项技术打破国外垄断，填补空白。

该领域的非结构化环境给农业机器人研发带来挑战，制约农业机器人技术的推广应用.张春龙介绍：“非结构化环境下农业机器人机器视觉关键技术及应用”项目通过对农业机器人机器视觉技术、非结构化环境下的信息获取、复杂光机电协调控制、“激光+视觉”的深入研究多项信息技术在感知等方面取得突破，多项技术打破国外技术垄断，填补国内空白。该项目拓展了人工智能技术在农业场景中的应用，实现了农业机器人从实验室到大田生产的创新实践，引领了传统农业机械的智能化改造。

农田环境中的自然光、影、风速等因素复杂多变，使得机器视觉作物信息的动态稳定获取变得困难。 “该项目从自然光补偿抑制机制、机器学习和立体视觉算法匹配等方面进行技术创新，提出了农业非结构化环境中自然光补偿抑制机制的机器视觉处理技术。构建光照波动控制模型，突破自然光变化对作物信息动态稳定获取的技术限制，打破传统机器视觉对自然光缺乏适应性的技术瓶颈。”袁婷说。

此外，农田环境中作物信息的多感知叠加、复杂多变的工作空间、交错的枝叶、重叠的果实、成簇的幼苗和草丛，都给机器视觉带来了困难准确识别作物信息。 “该项目在作物光谱特征、物理特性和视觉图像智能算法匹配等方面进行技术创新，研究了农业非结构化环境下作物信息的智能获取技术，是近、红外、可见光视觉技术和深度学习方法。在自然环境中准确获取作物信息的难度。”张春龙介绍。

针对农业机器人在野外非结构化田地作业，地形起伏，沟渠纵横，视觉系统和执行器协同控制的问题，该项目进行了技术创新和机器人手眼协同控制方面的研究。非结构化环境下农业机器人末端执行器视觉伺服控制技术，解决了农业机器人精度与速度、效率与损伤的辩证关系协同控制的难题。”袁婷指出。

文章来源：《农业技术与装备》 网址: http://www.nyjsyzb.cn/zonghexinwen/2021/0816/935.html