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2024-09-10

機器視覺在精準農業中扮演的角色


精準農業是一種創新的農業方法,利用先進技術來提高農業經營的生產力和效率。透過優化水、養分和勞動力等投入,精準農業有助於最大限度地提高作物產量,同時最大限度地減少浪費和環境影響。實現精準農業的關鍵技術之一是機器視覺,它為農民提供有關作物健康和田間條件的詳細即時數據。本文將探討機器視覺如何改變精準農業,並討論其應用與優點。

機器視覺在精準農業中的作用

機器視覺使用攝影機和感測器捕捉農田的影像和數據,然後對這些影像和數據進行分析,以深入了解作物健康、土壤狀況等。這項技術使農民能夠做出數據驅動的決策,並採取有針對性的行動來優化他們的營運。機器視覺產生重大影響的一些關鍵領域包括:

1. 監測作物健康

機器視覺系統可以分析農作物的圖像,以評估其健康狀況並檢測壓力或疾病的早期跡象。透過識別營養缺乏或蟲害等問題,農民可以迅速採取行動解決問題並防止作物損失。這種積極主動的方法有助於確保作物的整體健康和生產力。

例如,歸一化植被指數 (NDVI) 衡量植被的綠度和密度。 NDVI = (NIR – 紅色) / (NIR + 紅色)。與不健康的植物相比,健康的植物反射更多的近紅外線 (NIR) 光和更少的紅光。監測 NDVI,特別是在植物生長的早期階段,使農民能夠針對潛在的作物問題採取行動。

2. 優化用水

水管理是農業的一個重要方面,特別是在水資源有限的地區。機器視覺系統可以監測土壤濕度並追蹤作物水分壓力,使農民能夠優化灌溉計劃並減少水資源浪費。透過提供有關何時何地澆水的精確信息,機器視覺有助於保護這一寶貴資源。

3. 管理雜草和害蟲

機器視覺也可用於識別和監測農田中雜草和害蟲的存在。透過及早發現這些威脅,農民可以對特定區域進行有針對性的治療,最大限度地減少對廣譜農藥的需求並減少對環境的影響。

4. 分析植物生長和產量

機器視覺系統可以捕捉植物生長和發育的數據,使農民能夠隨著時間的推移監控作物的表現。這些資訊可用於預測收穫日期和估計產量,幫助農民規劃其營運並做出明智的決策。

5. 收穫自動化

機器視覺透過引導機器人和機器識別和採摘水果和蔬菜,在自動收割系統中發揮著至關重要的作用。該技術減少了對體力勞動的需求並提高了效率,從而節省了成本並提高了生產力。

精準農業中的短波紅外線 (SWIR) 成像

除了傳統成像技術之外,短波紅外線 (SWIR) 成像正在成為精準農業中的重要工具。短波紅外線成像為分析植物、土壤和其他農業材料提供了獨特的優勢。它提供了增強的可視性,並且可以穿透某些材料,這使得它對於檢測濕度、識別植物壓力和評估營養水平特別有用。

與上述NDVI指數一樣,歸一化水分指數(NDWI)是衡量葉片含水量的有效方法。 NDWI = (NIR – SWIR) / (NIR + SWIR)。水吸收特定的短波紅外線 (SWIR) 波長,近紅外線可提供有關葉子乾燥度的信息。

短波紅外線成像的優點

  • 水分檢測:短波紅外線成像可以測量植物和土壤中的水分含量,使農民能夠優化灌溉實踐。
  • 養分分析:短波紅外線成像可以幫助識別作物的養分缺乏情況,從而有針對性地施用肥料。
  • 增強的植物健康監測:短波紅外線成像可以檢測在可見光譜中可能不可見的植物健康的細微變化。
  • 更好的作物品質控制:短波紅外線成像可以在收穫和分選過程中評估作物質量,確保品質一致。

挑戰與未來展望

雖然機器視覺為精準農業帶來了顯著的好處,但也存在一些挑戰需要考慮。其中包括實施先進成像系統的高成本以及需要熟練人員來操作和維護該技術。此外,數據管理和分析可能很複雜,需要強大的基礎設施和專業知識。

儘管有這些挑戰,機器視覺在精準農業中的前景還是充滿希望的。隨著技術不斷進步且變得更加容易獲得,農民有望從其採用中獲得更大的收益。機器視覺將在解決養活不斷增長的全球人口的挑戰方面發揮至關重要的作用,同時最大限度地減少對自然資源的影響。

提高生產力、效率和永續性

機器視覺為農民提供可行的見解並實現數據驅動的決策,正在改變精準農業。透過作物健康監測、水管理和自動收割等應用,機器視覺正在幫助農民提高生產力、效率和永續性。透過整合短波紅外線 (SWIR) 成像,可以為農民提供附加訊息,以提高農業科學水平。透過採用這些技術,農民可以努力實現農業更永續、更有效率並能夠滿足全球不斷增長的糧食需求壓力的未來。

 

文章來源:https://www.novuslight.com/the-power-of-machine-vision-in-precision-agriculture-practices_N13235.html#atop

 


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