图像识别技术在农业病虫害监测中的实践与应用
Practice and Application of Image Recognition Technology in Agricultural Pest and Disease Monitoring
摘要: 随着农业现代化进程的加快,病虫害监测作为保障农作物产量与质量的关键环节,正逐步向智能化、精准化方向转型。图像识别技术凭借其非接触式、高效性和实时性优势,在农业病虫害监测领域展现出广阔应用前景。本文系统梳理该技术的核心原理与发展脉络,聚焦小麦条锈病无人机监测、番茄晚疫病温室监测两大代表性场景,深度剖析各场景下的图像采集方案、预处理方法、模型架构、性能评估标准及实际部署成效,通过横向对比传统图像处理、浅层机器学习与深度学习在处理效率、识别精度、成本投入及环境适应性等维度的差异,提炼不同技术路线的适用边界与优劣特征。针对当前技术应用中图像质量不稳定、背景干扰显著、模型泛化能力弱及应用成本高等问题,从技术优化、数据建设、成本控制与应用模式创新四个层面提出解决路径,并构建基于场景需求与资源条件的技术选型框架,为推动图像识别技术在农业病虫害监测中的深度落地提供理论参考与实践借鉴,助力农业绿色可持续发展。
Abstract: With the acceleration of agricultural modernization, pest and disease monitoring, as a key link to ensure crop yield and quality, is gradually transforming towards intelligence and precision. Image recognition technology has shown broad application prospects in the field of agricultural pest and disease monitoring due to its advantages of non-contact, high efficiency and real-time performance. This paper systematically sorts out the core principles and development context of the technology, focuses on two representative scenarios: UAV monitoring of wheat stripe rust and greenhouse monitoring of tomato late blight, and deeply analyzes the image acquisition scheme, preprocessing method, model architecture, performance evaluation standard and actual deployment effect in each scenario. By horizontally comparing the differences between traditional image processing, shallow machine learning and deep learning in terms of processing efficiency, recognition accuracy, cost input and environmental adaptability, the applicable boundaries, advantages and disadvantages of different technical routes are summarized. Aiming at the current problems in technology application such as unstable image quality, significant background interference, weak model generalization ability and high application cost, solutions are proposed from four aspects: technical optimization, data construction, cost control and application mode innovation. A technical selection framework based on scenario needs and resource conditions is constructed to provide theoretical reference and practical reference for promoting the in-depth application of image recognition technology in agricultural pest and disease monitoring, and help the green and sustainable development of agriculture.
文章引用:蒋博文, 王建富. 图像识别技术在农业病虫害监测中的实践与应用[J]. 人工智能与机器人研究, 2025, 14(6): 1551-1560. https://doi.org/10.12677/airr.2025.146145

参考文献

[1] 许柏涛, 陈翔. 基于STM32的农业物联网病虫害图像识别算法研究[J]. 物联网学报, 2023, 7(4): 132-141.
[2] 崔梦银, 邓茵, 崔盼盼. 基于深度学习的农作物病虫害图像识别方法[J]. 沧州师范学院学报, 2024, 40(1): 15-21.
[3] 蒋清健, 褚家锋. 基于深度学习的农作物病虫害图像识别方法[J]. 信息与电脑(理论版), 2023, 35(18): 120-123.
[4] 管嘉诚, 钟锦杰, 黄志芳, 等. 基于云平台集AI图像识别的水果病虫害巡逻车[J]. 物联网技术, 2024, 14(1): 77-80+84.
[5] 王丽妍. 基于迁移学习的智慧农业病虫害图像识别方法[J]. 农业工程技术, 2024, 44(2): 120-121.
[6] 李冰, 李纪云, 贾猛. 基于深度学习特征融合技术的小麦病虫害图像识别准确性研究[J]. 信息技术与信息化, 2024(8): 83-87.
[7] 姚松林. 基于卷积神经网络的荔枝病虫害图像识别技术研究[J]. 电脑编程技巧与维护, 2023(12): 133-135+163.
[8] 周吉, 赵富琦, 唐瑞欣, 等. 大田病虫害图像识别算法的联系与应用[J]. 工业控制计算机, 2023, 36(4): 99-100+103.
[9] 张昕莹, 王力彬, 李磊. 基于深度学习的中药材病虫害图像识别系统设计[J]. 自动化与仪器仪表, 2023(6): 143-147.
[10] 杨吉花. 基于深度学习的小麦病虫害图像识别算法研究[J]. 软件, 2025, 46(5): 57-59.
[11] 王伯元, 管志浩, 杨杨, 等. 2023年南京农业病虫害图像识别数据集[J]. 农业大数据学报, 2023, 5(2): 91-96.
[12] 于萍. 面向边缘设备的智慧农业病虫害图像识别关键技术研究[D]: [博士学位论文]. 长春: 吉林大学, 2025.
[13] 郭丹丹. 基于深度学习的玉米病虫害图像识别研究[D]: [硕士学位论文]. 合肥: 安徽大学, 2024.
[14] 周自力. 基于深度学习的葡萄病虫害图像识别方法研究[D]: [硕士学位论文]. 舟山: 浙江海洋大学, 2024.
[15] 陈金保. 基于图像识别的辣椒病虫害图像识别研究[D]: [硕士学位论文]. 成都: 西南财经大学, 2023.
[16] 辛明远, 基于深度卷积网络与迁移学习的农作物病虫害图像识别研究[Z]. 黑龙江省, 黑河学院, 2023-06-07.
[17] 杨佳丽. 基于无人机遥感影像的农业种植病虫害图像识别数智研究[J]. 自动化与仪器仪表, 2025(7): 160-163+173.
[18] 甘露, 胡顺军, 王文瑛. 基于图像识别技术的桉树病虫害识别研究[J]. 南方农业, 2025, 19(2): 162-165.
[19] 肖宇, 吴杰, 马驰. 用于植物病虫害图像识别的数据增强方法[J]. 计算机技术与发展, 2025, 35(3): 210-214.
[20] 杨骞云, 沈艳. 基于改进YOLOv8s模型的玉米病虫害图像识别[J]. 江苏农业科学, 2025, 53(5): 231-243.