近日，我國智能科學技術重要獎項“吳文俊人工智能科學技術獎”頒發。其中“非結構環境下農業機器人機器視覺關鍵技術與應用”項目獲得2020年度吳文俊人工智能技術發明獎。
什麽是機器視覺?什麽是非結構環境?農業機器人視覺技術應用領域有哪些?5月14日，該項目主要完成人，中國農業大學副教授張春龍、袁挺對以上問題進行了解答。
農業機器人對視覺係統要求很高
什麽是機器視覺?袁挺解釋，機器視覺就是用傳感器代替人眼來做檢測和判斷。
“作為智能農業機器人的外部傳感器，機器視覺是機器人作業裝備的眼睛，是最大的信息源，具有感知信息豐富、采集信息完整等優勢。”張春龍說。
袁挺介紹，機器視覺是通過視覺產品(即圖像采集裝置)將被拍攝的目標轉換成圖像信號，並傳送給專用的圖像處理係統，係統得到目標的形態信息，再將像素分布和亮度、顏色等信息轉變成數字信號。隨後圖像處理係統對這些信號進行各種運算來提取目標特征，進而根據判別的結果來控製現場裝備的動作。”
“機器視覺最基本的特點就是可以提高生產的靈活性和智能化程度。在一些不適於人工作業的危險工作環境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。同時，在大批量重複性工業生產過程中，機器視覺技術可以大大提高生產的效率和自動化程度。”袁挺說。
“對於農業機器人來說，非結構環境主要指農田自然環境。非結構環境對於農業機器人作業來說存在諸多不確定因素，如自然光照多變、待作業空間複雜多變、作業對象千姿百態、枝葉果實相互遮擋等，這都成為機器人作業中信息視覺感知的技術難題。”張春龍說。
“目前，以機器視覺為主的作業信息感知技術已成為農業機器人智能化的關鍵技術和研究熱點。”張春龍說。
新技術可用於多項農業領域
“非結構環境下農業機器人機器視覺關鍵技術與應用”項目成果集成了非結構環境下自然光照補償的雙目視覺處理器、機器人柔性作業末端視覺伺服控製等技術，實現了農業植株狹窄作業空間中的機器人精準采收，助農業機器人“占領”果園、農田，目前已在多種農業機器人中實現應用。
比如，黃瓜采摘機器人有一雙“大眼睛”和一支靈活的機械手臂，它不僅能自主完成黃瓜的采摘作業，還能自己辨別黃瓜的成熟度，隻采摘那些個頭大飽滿的黃瓜;智能施藥機器人，能利用自己的“眼睛”獲取田間病蟲草害信息，及時對重點部位或區域噴灑農藥，實現精準噴灑，降低化學農藥使用量，更加符合農業綠色生產的要求;農田鋤草機器人，基於非結構環境下機器人作業目標視覺感知與機器人末端執行機構自適應伺服控製技術，實現了鋤草機器人自動對行和作物株間鋤草作業。
農業機器人機器視覺關鍵技術也可應用於農業植保無人機，它集成了作業目標雙目視覺信息智能感知方法、自主仿地飛行自適應控製方法、實時地塊邊界識別與避障飛行控製方法等技術，實現了植保無人機仿地飛行、高速避障、精準噴灑作業。
“未來，項目團隊將繼續推進人工智能+機器視覺技術研究，借助人工智能技術促進農業機器人產業化發展，為現代農業無人化生產提質、增效、賦能。”張春龍說。
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