随着乡村振兴战略的深度实施,传统农业正加速迈入数字化与智能化的转型阶段,但专业人才匮乏、教学内容与产业实际脱节等问题日益突出。为助力高校有效培养新农科专业人才,本文系统梳理了农业视觉技术的发展背景、典型应用场景,并重点介绍维视智造推出的多款实验室解决方案产品,覆盖日常教学与科学研究,为涉农专业提供一站式技术支持。
01 传统农业数字化转型与新农科人才急需紧缺
在全面推进乡村振兴的时代背景下,高校作为强农兴农的战略力量,在培育农业人才、推动新农科建设方面承担着不可替代的重要使命。全球新一轮科技革命与产业变革加速推进,科技创新在现代农业发展中的关键作用愈发凸显。人工智能技术正不断渗透至农业领域,催生新的农业科技革命。与此同时,现代农业产业转型升级进程加快,农业新业态、新模式持续涌现,这为涉农高校的学科专业布局和人才培养提出了崭新的挑战与迫切需求。
小提示:新农科建设强调“交叉融合”,高校应在课程设置中积极融入人工智能、机器视觉等前沿技术,避免传统农学与信息技术之间形成“两张皮”现象。
02 农业智能化进入“刚需时代”,AI+视觉技术势在必行
全球人口持续增长进一步加剧了农产品需求压力,一方面,体力劳动相关行业从业人员不断减少,人工成本持续攀升;另一方面,耕地资源有限,自动化水平较低,多数环节仍依赖人工作业,质量愈发难以稳定保障。农业数字化转型已刻不容缓,大型农场纷纷引入精准农业技术以提升产量、减少损耗。在此背景下,机器视觉技术的重要性日益凸显,其最初源自工业领域应用,如今正越来越多地被运用于农业场景。
机器视觉在农业领域的应用研究可追溯至20世纪70年代,早期主要集中于植物种类识别及农产品品质检测等方向。随着计算机硬件、图像采集处理装置以及图像处理技术的快速发展,机器视觉在农业中的应用范围不断拓展。
当前,机器视觉技术在农业生产中的应用研究已覆盖多个环节,贯穿农业生产的全过程:
- 在农业生产前期,可利用机器视觉进行农作物种子的精选与质量检验;
- 在农业生产过程中,机器视觉可用于作物病虫害监控、植物生长信息采集、果蔬品质检测等;
- 在农业生产后期,机器视觉技术应用于水果分级、粮食无损检测等环节。
此外,机器视觉还广泛用于农业机械设备,如在重型农机自动化、植保无人机等领域的研究应用中,显著提升了生产效率、节约了人力成本、提高了农业智能化水平。
应用案例
- Machine Vision - 玉米果穗数量检测
- 苹果采摘机器人视觉测量与避障
- 红枣纹理尺寸检测
常见问题:机器视觉在农业中最大的落地难点是什么?
答:最主要的难点在于农业场景的复杂性与多样性——光照变化剧烈、作物形态差异显著、遮挡问题频发等。因此实际部署时必须针对具体场景定制光源、相机参数与算法模型,这也是高校实验室教学应重点培养的关键能力。
03 农业视觉实验室解决方案:解决专业学习与实际产业脱节
随着新技术、新设计的不断涌现,传统专业设计已难以满足学生全面发展的需求。专业之间缺乏有效衔接,教育教学中缺少系统化培养路径,导致学生所学专业知识与产业实际需求之间存在不同程度的脱节。学生在解决复杂现实问题时存在知识和能力的短板,这已成为当前涉农专业人才培养的一大弊端,并将逐步成为制约我国涉农高校人才培养质量提升的关键瓶颈。
针对上述问题,维视智造依托多年在农业应用及院校实验室建设领域积累的经验,以及与300余所院校的合作实践,综合运用光学成像、人工智能、图像处理、模式识别等技术,推出了“农业视觉实验室建设方案”系列产品。
01. 日常教学:MV-AI1000-VB 人工智能深度学习创新实验平台
应用方向:农产品分类分选
随着机器视觉技术的快速发展,农业现场越来越多的人工检测已被替代,例如农产品缺陷检测、尺寸大小与颜色识别等。机器视觉技术的进步有效解决了传统人工检测速度慢、劳动强度大及易漏检等问题。为适应市场需求,高校需加快培养机器视觉方向的应用型工程人才。
MV-AI1000-VB 基于 VisionBank AI 智能软件平台,能够对流水线上的物料进行训练好的神经网络模型识别、检测与分类,并控制气缸将物料精准分配至对应料盒,实现农产品的精确分类与分选。该平台搭建了工业级的应用环境,设计了涵盖尺寸检测、特征分选、字符分选、颜色分选、深度学习缺陷分选、物料智能传递等多方向的教学实验,适用于本科及研究生院校的农业工程类、农学方向专业,尤其适合生物育种科学、农业智能装备工程等新农科专业的日常教学。
常见问题:这个平台对编程基础要求高吗?学生能否快速上手?
答:平台配套了VisionBank AI图形化软件,无需深度编程即可完成模型训练与部署,同时提供详细的实验指导书,学生经过2~3次实验课即可掌握基本操作,适合非计算机背景的涉农专业学生。
02. 科研实验:多款专业平台满足不同场景
MV-MVKB 机器视觉方案集成套件箱
应用方向:农科专业相关科研实验场景搭建
MV-MVKB机器视觉方案集成套件箱是维视智造统计了十几年来面向农林行业的案例,分析其图像采集硬件方案,精心设计的一套可模拟各种应用场景的图像采集方案。它涵盖了机器视觉项目所必须的所有硬件设备——工业相机、工业镜头、工业光源、标定板、台架等。适用于农科专业相关科研项目实验场景搭建。
小提示:套件箱内光源种类丰富(环形光、背光、同轴光等),学生在做实验时可以先更换不同光源观察成像效果,理解光照对视觉检测的影响,这是从理论到实践的关键一步。
MV-VS220 人工智能双目立体视觉系统开发平台
应用方向:机器人自动采摘、农业机械视觉引导(无人驾驶)
MV-VS220双目立体视觉系统开发平台是维视智造公司自主研发,通过模拟人眼视觉,利用“视差”原理计算被测对象三维坐标的立体视觉系统。
相对于传统“单目相机”只能测量平面二维信息,双目立体视觉系统利用两个相机从不同角度观测同一区域,在获取平面信息的同时还可获取深度信息。即一套系统即可获得被测点的 X、Y、Z 坐标。适用于农科专业机器人自动采摘,农业机械视觉引导(无人驾驶)、病虫害防治,产量预测,生长期自动记录等实验项目。
常见问题:双目立体视觉在农业应用中精度如何?能在户外强光下使用吗?
答:该平台采用工业级相机和主动光源,在户外强光下需配合滤光片或遮光罩,室内环境下深度测量精度可达毫米级。教学中可结合不同光照条件设计对照实验,让学生直观理解环境对视觉系统的影响。
MV-TOSEDP 高精密自动影像测量开发平台
应用方向:农产品一键测量、高精度农业科研项目应用
MV-TOSEDP高精密自动影像测量仪是维视智造利用自身多年来在双远心光学技术上的积累,通过众多视觉测量项目上的成功应用,针对未来的一键式高精度视觉测量的发展趋势而开发出的。
MV-TOSEDP综合了维视智造两大技术核心优势:双远心光学系统,一键式测量软件。优势互补,软硬件结合,为非接触光学测量技术的研究、自动化测量技术的研究、逆向工程研究等教学科研提供了一个完善可靠的开发平台。在实际农产品测量时,放置好产品后可以实现“一键”式测量。通过学习和了解测量系统的方法及图像处理技术,可对农产品开展自定义视觉检测,通过各类实验可培养学生对机器视觉远心测量知识的深入理解和掌握。
小提示:双远心镜头能消除透视误差,非常适合测量种子尺寸、农产品外观轮廓等。建议先让学生用普通镜头对比测量同一物体,体会远心系统的优势。
MV-IRVS200 智能视觉机器人柔性系统开发平台
应用方向:解决智慧农业涉及到的复杂工程问题
MV-IRVS200 是以“智能机器人”为核心而设计的综合性智能制造科研平台,主要解决智慧农业涉及到的复杂工程问题,并将智能制造的相关技术和解决方案传输给用户。
MV-IRVS200 的研究实验在囊括机械设计、电气控制自动化系统设计、视觉系统设计、工业机器人应用及维护、系统集成技术的基础上,额外配置了机器学习、智能控制、立体视觉、柔性制造的系统设计研究项目,以满足《新农科人才培养引导性专业指南》对人才技术能力和协作能力的全新要求,适用于智慧农业相关科研项目开展。
常见问题:这套平台适合本科生使用吗?会不会太复杂?
答:平台提供了分层次实验模块,本科生可先完成基础视觉引导与机器人控制实验,研究生则进行柔性制造与机器学习等高级课题。配套有完整的实验手册和师资培训支持,阶梯式设计确保不同水平的学生都能找到合适的切入点。
实验室配套支持与合作案例
围绕着高等院校专业建设及课程实践的开展,维视提供了满足不同学科专业及应用场景的多种解决方案,并针对不同经费需求进行合理的配置组合。
合作案例:
中国农业大学
华中农业大学
石河子大学
山西农业大学
小提示:高校在建设实验室时,建议先明确教学和科研的重点方向(如育种、采摘、品质检测),再选择对应的产品组合,避免大而全却用不上。
方案咨询与更多支持
除以上实验室搭建方案及产品之外,维视智造还可提供在机器视觉与图像处理、人工智能技术及应用、智能视觉机器人、智能制造工厂等方向的众多高质量、高性价比产品,满足基础实验、本科、研究生日常教学、科研创新、实践活动等不同场景。
如需获取详细方案、产品报价或定制化实验室设计,欢迎联系维视智造团队,我们将根据您的学科特色和经费预算,提供一站式咨询与服务。
