무인기 기반 초분광 영상을 활용한 마늘 객체추출 연구 = A Study of Object Extraction of Garlic using Hyperspectral Images based on Unmanned Aerial Vehicle(UAV)
저자
이윤호 ( Yunho Lee ) ; 김서준 ( Seojun Kim ) ; 신형섭 ( Hyoungsub Shin ) ; 유호준 ( Hojun You ) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
한국농공학회 학술대회초록집(Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference)
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
253-253(1쪽)
제공처
최근 4차산업혁명 관련 기술이 비약적으로 발전함에 따라 원격탐사(Remote Sensing;RS)를 농업분야에서 활용하는 연구가 증가하는 추세이다. 위성영상은 넓은 지역에 대해 공간정보를 취득할 수 있는 장점이 있는 반면에 우리나라 기후 특성상 생육이 활발한 6∼8월에는 장마로 인해 영상의 품질이 낮아지므로 농작물 모니터링을 수행하기에는 일정 부분 한계를 지니고 있다. 또한 소규모 면적에 여러 작물을 재배하는 혼작형태의 작부체계를 지니고 있어서 국외 농업환경 모니터링에 적용하는 위성영상 활용에는 어려움이 존재한다. 이에 대한 대안으로 무인기(UAUnmanned Aerial Vehicle;UAV)를 이용하는 방안이 부각되고 있으며, 이를 이용한 농업 모니터링 관련 연구가 활발히 수행되고 있다. 무인기는 비교적 낮은 고도에서 노지를 촬영할 수 있고, 장비의 이동 및 가동에 소요되는 시간이 짧기 때문에 정밀 농업 모니터링 분야에서 활용성이 매우 높아지고 있다. 현재 무인기 기반의 농업 모니터링은 일반적으로 400∼680nm 파장대역인 가시광선(RGB), 720nm 파장대역인 Red edge 및 840nm 파장대역인 근적외선(NIR) 밴드 등을 포함하는 다중분광(Multispectral) 센서를 활용한다. 농업 모니터링 실무에서 무인기 영상에 대해 NDVI 등과 같은 다양한 식생지수(Vegetation Index)를 적용하여 활용하는 기술이 점차적으로 증가하고 있는 추세이나, 다양한 농작물의 고유 분광특성은 어느 정도 차이가 있기 때문에 다중분광 영상만으로 정밀한 모니터링을 수행하기에는 한계가 있다. 최근 초분광 센서 기술의 발달로 무인기에 탑재할 수 있도록 소형화·경량화되는 추세이며, 이러한 기술을 이용하여 취득되는 초분광 영상은 수백 개 밴드에 해당하는 분광정보를 확인할 수 있기 때문에 정밀 농업모니터링 분야에서 활용성이 매우 높아질 것으로 판단된다.
이에 본 연구는 무인기 기반 초분광 영상을 이용하여 농업 모니터링 부분에 적용하기 위한 기초연구로서 우선적으로 마늘 작물추출에 목적을 두고 수행하였다. 대상지는 전라남도 무안에 위치한 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소의 마늘 필지를 대상으로 무인기 기반의 초분광 영상을 촬영하여 마늘의 분광특성을 확인하였으며, 이를 이용하여 마늘 작목을 추출하는 기술을 개발하였다. 본 연구에서는 400nm∼1000nm 파장대의 영역을 150개 밴드로 촬영 가능한 초분광센서를 사용하였고, 추가적으로 무인기 기반의 가시광선 영상과 다중분광 영상도 동시에 촬영하여 작목 추출 결과를 비교하였다. 연구 결과 필지 단위의 마늘 분광특성을 매우 정밀하게 확인할 수 있었다. 마늘 작목 추출에 있어서 가시광선영상과 다중분광 영상의 경우는 마늘의 녹색영역만 추출이 가능하였으나, 초분광 영상은 마늘의 분광특성을 활용하여 더욱 명확하게 작목 추출이 가능하였다. 또한 다양한 식생지수(Vegetation Index;VI)를 활용하여 필지 단위로 추출한 마늘 작목에 대한 평가도 가능하였다. 본 연구의 개발 기술은 향후 무인기 기반의 초분광 영상을 활용하여 다양한 농작물에 대한 작목 추출 및 생육 평가에 활용 가능할 것으로 기대한다.
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