가시광선 및 근적외선 초분광 반사 영상 기술을 이용한 사과의 표면 결함 및 멍 검출을 위한 선별시스템 개발 = Development of a sorting system for the detection of surface defects and bruises on apples using visible and near-infrared hyperspectral reflectance imaging technique
저자
임종국 ( Jongguk Lim ) ; 김기영 ( Giyoung Kim ) ; 모창연 ( Changyeun Mo )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2016
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
183-183(1쪽)
제공처
사과(Malus domestica)는 장미과 Malus속에 해당되는 다년생 작물로서 당, 무기질, 비타민 등이 다량으로 함유되어 있는 우리나라의 대표 과일이다. 또한 사과는 페놀성 물질 등 기능성 성분이 풍부하여 동맥경화, 심장병 예방, 체중 감소 등과 같은 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 사과의 수요가 증가할수록 소비자들은 맛뿐만 아니라 색상, 표면 결함, 멍 등과 외형적인 품질도 중요시하고 있다. 이러한사과의 결함 선별은 대부분 인력에 의존하고 있으며 일부 대형 선별시설에서는 칼라 카메라를 이용하고 있지만 사과의 일부분만을 촬영하는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 회전하면서 이동하는 사과의 전체 표면을 가시광선 및 근적외선(VNIR) 초분광 영상 카메라를 이용하여 표면 결함 및 멍을 검출할 수 있는 선별 시스템을 개발하고자 하였다. 제작된 사과 표면 결함 검출 시스템은 롤러 회전부, 영상부, 전송부, 배출부, 제어부 등으로 구성하였다. 영상부는 400~1,000 nm 파장대역의 VNIR 초분광 카메라, 6개의 텅스텐-할로겐 램프와 각도 조절이 가능한 라인광 6개가 장착되어 있다. 롤러 구동부는 스텝핑 모터를 이용하여 좌·우측 속도조절이 가능한 롤러가 각각 42개가 장착되어 있으며 전송부는 기존 선별 시스템과의 연계를 위해 롤러 구동부에서 사과를 집게로 집어서 배출부에 해당되는컵 선별기로 이송하는 장치로 구성된다. 사과의 초분광 반사 영상 획득을 위해 카메라의 노출시간은 0.0001초로 설정하였으며 결함 검출을 위한 영상처리 프로세서는 사과 외의 배경 제거를 위한 마스킹은 2개 파장의 차(676 nm-705 nm)를 적용하였다. 3개의 단일 파장인 670, 780, 806 nm은 각각 결함별 검출을 위한 최적 파장으로 사용되었다. 획득된 초분광 그레이 영상은 정상 및 결함 부위 판별을 위해 문턱값을 적용하여 이치화 영상을 획득하였다. 멍, 미착색, 병해 등의 결함이 발생된 조생종 품종인 요까 및 시나노 사과 시료를 대상으로 결함 검출 실험을 수행하였다. 이중 멍이 발생한 사과는 저장 기간에 따라 결함 부위가 인식되는 이치화 영상의 화소수가 상이했으며 단일 파장인 806 nm에서 결점 화소 부위가 넓고 선명하게 나타난 것을 관찰하였다. 추후 실험에서는 본 연구의 주력 품종인후지 사과를 대상으로 멍이 발생된 사과의 결함 판별 정확도 실험을 수행할 계획이다.
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