KR102025888B1 - Device for measuring chlorophyll on plant leaves using smartphone - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰 카메라의 전방에 설치되는 광학 부착물과 어플리케이션을 통해 획득한 농작물 잎의 영상 정보를 기반으로 농작물 잎의 엽록소 함량을 도출할 수 있도록 함으로써, 현장에서 신속하게 비파괴적인 방식으로 농작물 잎의 엽록소 함량을 측정하고 이를 기반으로 농작물의 생산성 및 품질 향상을 꾀할 수 있도록 한, 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring chlorophyll of smartphone-based crop leaves, and more particularly, to determine the chlorophyll content of crop leaves based on optical attachments installed in front of a smartphone camera and image information of crop leaves obtained through applications. The present invention relates to a smartphone-based chlorophyll measuring device for measuring chlorophyll content of crop leaves in a non-destructive manner in the field and improving productivity and quality of crops based on the same.

Description

스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치{Device for measuring chlorophyll on plant leaves using smartphone}Device for measuring chlorophyll on plant leaves using smartphone

본 발명은 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰 카메라의 전방에 설치되는 광학 부착물과 어플리케이션을 통해 획득한 농작물 잎의 영상 정보를 기반으로 농작물 잎의 엽록소 함량을 도출할 수 있도록 함으로써, 현장에서 신속하게 비파괴적인 방식으로 농작물 잎의 엽록소 함량을 측정하고 이를 기반으로 농작물의 생산성 및 품질 향상을 꾀할 수 있도록 한, 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring chlorophyll of smartphone-based crop leaves, and more particularly, to determine the chlorophyll content of crop leaves based on optical attachments installed in front of a smartphone camera and image information of crop leaves obtained through applications. The present invention relates to a smartphone-based chlorophyll measuring device for measuring chlorophyll content of crop leaves in a non-destructive manner in the field and improving productivity and quality of crops based on the same.

일반적으로 농작물의 영양 상태를 판단하는데 있어서 엽록소 수치는 중요한 지표가 되고 있다. 즉, 농작물의 잎에 포함된 엽록소 수치를 통해 질소량과 같은 영양 상태를 파악할 수 있다. 그리고, 엽록소 수치를 통해 추정된 질소량을 기준으로 농작물의 생육시기에 맞는 시비량(施肥量)과 시비시기를 판단함으로써 농작물의 재배에 이용할 수 있다.In general, chlorophyll levels are an important indicator in determining the nutritional status of crops. In other words, chlorophyll levels in the leaves of crops can be used to determine nutritional status, such as nitrogen. In addition, the fertilizer can be used to cultivate crops by determining the fertilizer amount and the fertilization time according to the growth time of the crop based on the nitrogen amount estimated through the chlorophyll level.

농작물의 엽록소 수치를 측정하는 방법으로는, 기본적으로 해당 농작물의 잎을 엽록소 수치 확인 장치에 넣어 분석하는 방법이다. 하지만, 이 방법을 통해 특정 농작물의 엽록소 수치를 측정하기 위해서는 해당 농작물로부터 잎을 분리하여야 할 뿐만 아니라 농작물 재배 현장이 아닌 실험실에서 엽록소 수치를 측정하게 되어 번거로운 문제점이 있다.As a method of measuring the chlorophyll level of a crop, the leaf of the crop is basically put into a chlorophyll level checking device and analyzed. However, in order to measure the chlorophyll level of a particular crop through this method, not only the leaves have to be separated from the crop, but chlorophyll levels are measured in the laboratory, not at the crop cultivation site.

또, 농작물의 잎에 빛을 조사하여 그 투과광으로 적색광량과 적외광량을 측정함으로써 잎에 포함되어 있는 엽록소량을 측정하는 방법도 있다. 즉, 측정하고자 하는 잎에 광원에서 빛을 조사한 후, 이색성 미러로 엽록소의 영향을 받는 적색광역의 투과광량과, 엽록소의 영향을 받지 않는 적외광역의 투과광량을 측정하고 그 광량의 차이를 통해 비파괴 방식으로 단위 면적당의 엽록소 농도를 추정하는 것이다. 하지만, 이 방법은 투과광량을 측정하기 위한 수광소자 및 이색성 미러를 필요로 하여, 조사 비용이 증가하는 문제점이 있다.There is also a method of measuring the amount of chlorophyll contained in the leaves by irradiating light on the leaves of the crop and measuring the amount of red light and infrared light by the transmitted light. That is, after irradiating light from the light source to the leaf to be measured, the amount of transmitted light in the red region affected by chlorophyll and the amount of transmitted light in the infrared region not affected by chlorophyll is measured with a dichroic mirror and the difference in the amount of light is measured. The non-destructive method estimates the chlorophyll concentration per unit area. However, this method requires a light-receiving element and a dichroic mirror for measuring the amount of transmitted light, so that there is a problem that the irradiation cost increases.

그리고 농작물 잎의 엽록소량을 측정하는 장치인 엽록소계(Chlorophy Meter)로 미놀타(MINOLTA)사의 SPAD-502 Plus 제품이 널리 알려져 있는데, 매우 고가의 제품으로 일반 농가에서는 사용하기에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.In addition, the chlorophyll meter (Chlorophy Meter), a device for measuring the amount of chlorophyll in crop leaves, is widely known as Minolta's SPAD-502 Plus product, which is a very expensive product, which is not suitable for use in general farms.

대한민국 등록특허공보 제10-0289680호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0289680 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0012255호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004-0012255 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0052177호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2006-0052177 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0014785호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0014785

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치는 스마트폰 카메라의 전방에 설치되는 광학 부착물과 어플리케이션을 통해 획득한 농작물 잎의 영상 정보를 기반으로 농작물 잎의 엽록소 함량을 도출할 수 있도록 함으로써, 현장에서 신속하게 비파괴적인 방식으로 농작물 잎의 엽록소 함량을 측정하고 이를 기반으로 농작물의 생산성 및 품질 향상을 꾀할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves of the present invention is an optical attachment installed in front of the smartphone camera and the image information of the crop leaves obtained through the application The technical task is to determine the chlorophyll content of the crop leaves on the basis of the ground, to quickly measure the chlorophyll content of the crop leaves in a non-destructive manner in the field and to improve the productivity and quality of the crops based on this.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치는, 농작물 잎의 영상으로부터 엽록소 수치를 도출할 수 있는 어플리케이션이 구비된 스마트폰과; 스마트폰에 착탈 가능하게 결합되며 스마트폰 카메라에 대응하는 카메라 구멍이 형성된 폰 케이스와; 중앙부에 관통공이 형성되고 폰 케이스에 끼움 결합되며, 상면에는 광을 균등하게 조사하도록 측면발광 광섬유가 장착되는 광섬유 장착홈이 관통공의 외측에 원주 방향으로 형성된 광원 조사부와; 외부 광원을 차단하고 농작물 잎의 평평한 이미지를 얻을 수 있도록 하며, 중앙부에 관통공이 형성되고 광원 조사부와의 사이에 삽입되는 농작물 잎을 고정하는 잎 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the chlorophyll measurement apparatus of the smartphone-based crop leaves of the present invention, a smartphone with an application that can derive chlorophyll levels from the image of the crop leaves; A phone case detachably coupled to the smartphone and having a camera hole corresponding to the smartphone camera; A light source irradiating portion formed at a central portion thereof and fitted to the phone case, and having an optical fiber mounting groove having a side emitting optical fiber mounted thereon in an circumferential direction on an outer side of the through hole at an upper surface thereof so as to irradiate light evenly; It is characterized in that it comprises a leaf holder for blocking the external light source to obtain a flat image of the crop leaves, the through-hole is formed in the center portion and fixing the crop leaves inserted between the light source irradiating portion.

또한, 폰 케이스는 스마트폰의 폭방향 양측에 각각 끼움 결합되는 제1탄성편과, 스마트폰의 끝 부분에서 폭방향 양측에 각각 끼움 결합되는 제2탄성편과, 스마트폰의 끝부분에 밀착되는 스토퍼판과, 카메라 구멍의 주변을 감싸도록 'ㄷ' 형상으로 돌출 형성되고 광원 조사부가 슬라이드 방식으로 끼움 결합되는 끼움부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the phone case is a first elastic piece which is fitted to each side of the width direction of the smart phone, the second elastic piece to be fitted to each side of the width direction at the end of the smartphone, and is in close contact with the end of the smartphone It characterized in that it comprises a stopper plate, the fitting portion is formed to protrude in the '' 'shape so as to surround the periphery of the camera hole and the light source irradiating portion is fitted in a sliding manner.

또한, 광원 조사부는 저면에 폰 케이스에 구비된 끼움부에 결합되는 돌출부가 형성되고, 관통공의 저부에 단초점 렌즈가 결합되는 렌즈 결합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the light source irradiating portion is characterized in that the bottom is formed with a projection coupled to the fitting portion provided in the phone case, the lens coupling portion is coupled to the bottom of the through hole is coupled to the short focus lens.

또한, 광원 조사부는 제1분할체와 제2분할체로 분할 형성되고, 제1분할체와 제2분할체의 관통공 부분과 광섬유 장착홈 부분이 지그재그 형태로 형성되어 서로 맞물리는 형태로 결합되어 제1결합부와 제2결합부를 형성하는 것을 특징으로 한다.The light source irradiator may be divided into a first splitter and a second splitter, and the through-hole portions and the optical fiber mounting grooves of the first splitter and the second splitter may be formed in a zigzag form to be engaged with each other. The first coupling portion and the second coupling portion are formed.

또한, 잎 홀더는 광원 조사부에 측면발광 광섬유를 장착할 수 있도록 관통공의 주위에 광섬유 삽입홀이 형성되고, 광원 조사부에 결합시킬 수 있도록 네 모서리에 각각 볼트공이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the leaf holder is characterized in that the optical fiber insertion hole is formed around the through hole so that the side light emitting optical fiber can be mounted to the light source irradiating portion, and bolt holes are formed at four corners so as to be coupled to the light source irradiating portion.

또한, 잎 홀더는 측면발광 광섬유의 광원이 위치되고 광섬유 삽입홀의 내측과 외측을 연결하는 브리지를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the leaf holder is characterized in that the light source of the side-emitting optical fiber is located and has a bridge that connects the inside and outside of the optical fiber insertion hole.

또한, 스마트폰에 설치되는 분석 어플리케이션은 저장 기능을 구비하는 것을 특징으로 한다. In addition, the analysis application installed in the smartphone is characterized in that it has a storage function.

본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치는 농작물 잎을 스마트폰 카메라로 촬영한 후 그 영상을 분석 어플리케이션을 통해 분석하여 엽록소 함량을 측정하게 되므로, 현장에서 신속하게 비파괴적인 방식으로 엽록소 함량을 측정할 수 있음은 물론 이를 기반으로 시비량과 시비시기를 결정하여 농작물의 생산성 및 품질 향상을 꾀할 수 있게 되는 효과가 있다.Chlorophyll measurement device of the crop-based crop leaves according to the present invention, after taking the crop leaves with a smartphone camera to analyze the image through the analysis application to measure the chlorophyll content, chlorophyll content in a quick and non-destructive way in the field In addition, it is possible to measure the fertilizer amount and the fertilization time based on this, it is possible to improve the productivity and quality of the crop.

또한, 폰 케이스가 스마트폰에 착탈 가능하게 결합되므로 필요시에만 스마트폰에 연결하여 사용하고 평상시에는 스마트폰을 그대로 사용할 수 있게 된다.In addition, since the phone case is detachably coupled to the smartphone, it is possible to connect to the smartphone only when necessary and use the smartphone as usual.

또한, 폰 케이스에 제1, 2 탄성편과 스토퍼판이 구비됨에 따라 스마트폰에 견고하게 결합시킬 수 있음은 물론 별다른 위치 조정을 하지 않고도 카메라 구멍을 스마트폰 카메라에 일치시킬 수 있게 된다.In addition, since the first and second elastic pieces and the stopper plate are provided in the phone case, the phone hole can be firmly coupled to the smartphone, and the camera hole can be matched to the smartphone camera without any position adjustment.

또한, 광원 조사부의 관통공 저부에 형성된 렌즈 결합부에 단초점 렌즈를 결합시켜 스마트폰 카메라의 초점 거리를 단축할 수 있으므로, 광원 조사부의 두께를 줄일 수 있게 된다.In addition, since the focal length of the smartphone camera can be shortened by coupling the short focal lens to the lens coupling portion formed at the bottom of the through hole of the light source irradiator, the thickness of the light source irradiator can be reduced.

또한, 광원 조사부가 분할 형성되고 제1결합부와 제2결합부에서 제1분할체와 제2분할체가 각각 지그재그 형태로 결합되므로 제작이 용이하고 분할체를 결합시켰을 때 광의 누설 및 외부 광의 침입이 방지된다.In addition, since the light source irradiation part is divided and the first and second division parts are combined in a zigzag form at the first coupling part and the second coupling part, it is easy to manufacture, and light leakage and intrusion of external light are prevented when the partitions are combined. Is prevented.

또한, 잎 홀더에 광섬유 삽입홀이 형성됨에 따라 측면발광 광섬유를 설치하기가 쉬워지고 측면발광 광섬유의 이탈이 방지됨은 물론, 광섬유 삽입홀의 내측과 외측을 연결하는 브리지가 구비되어 광의 세기가 강한 광원 부분을 차단하게 되므로 광의 세기를 균일하게 할 수 있게 된다.In addition, since the optical fiber insertion hole is formed in the leaf holder, it is easy to install the side-emitting optical fiber, and the separation of the side-emitting optical fiber is prevented, as well as a bridge connecting the inside and the outside of the optical fiber insertion hole, thereby providing a strong light intensity. Since it blocks the light intensity can be made uniform.

또한, 스마트폰의 분석 어플리케이션에 저장 기능이 구비됨에 따라 측정 데이터를 저장하고 이를 데이터베이스화함으로써 엽록소의 변화 추이를 확인할 수 있게 된다. In addition, as a storage function is provided in the analysis application of the smart phone, it is possible to check the change of chlorophyll by storing the measurement data and making it a database.

도 1은 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폰 케이스가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광원 조사부가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치의 사용 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치를 이용하여 엽록소를 측정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치를 이용한 엽록소 측정 결과를 나타낸 스마트폰 화면이다.
도 8은 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치의 신뢰도를 확인하기 위하여 측정된 엽록소 함량과 엽록소계로 측정한 엽록소 함량의 상관관계를 나타낸 도표이다.1 is a block diagram showing a chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention.
3 is a perspective view showing a phone case according to the present invention.
4 is a perspective view showing a light source irradiator according to the present invention.
Figure 5 is a state diagram using the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention.
Figure 6 is a view showing a process for measuring chlorophyll using a chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention.
7 is a smartphone screen showing the results of chlorophyll measurement using the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention.
8 is a graph showing the correlation between the measured chlorophyll content and the chlorophyll content measured by the chlorophyll system in order to confirm the reliability of the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention are selected as general terms that are widely used at present, but in certain cases, the term is arbitrarily selected by the applicant. In this case, the meanings described or used in the detailed contents for carrying out the invention are not merely names of the terms. Considering this, the meaning should be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings will be described in detail the technical configuration of the present invention.

본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치는 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 농작물 잎의 영상으로부터 엽록소 수치를 도출할 수 있는 분석 어플리케이션이 구비된 스마트폰(50)과; 스마트폰(50)에 착탈 가능하게 결합되며 스마트폰 카메라(55)에 대응하는 카메라 구멍(16)이 형성된 폰 케이스(10)와; 중앙부에 관통공(21)이 형성되고 폰 케이스(10)에 끼움 결합되며, 상면에는 광을 균등하게 조사하도록 측면발광 광섬유가 장착되는 광섬유 장착홈(22)이 관통공(21)의 외측에 원주 방향으로 형성된 광원 조사부(20)와; 외부 광원을 차단하고 농작물 잎의 평평한 이미지를 얻을 수 있도록 하며, 중앙부에 관통공(31)이 형성되고 광원 조사부(20)와의 사이에 삽입되는 농작물 잎을 고정하는 잎 홀더(30);를 포함하여 이루어진다.Chlorophyll measurement apparatus for smartphone-based crop leaves according to the present invention, as shown in Figures 1 to 5, the smartphone 50 is provided with an analysis application that can derive chlorophyll levels from the image of the crop leaves; A phone case 10 detachably coupled to the smartphone 50 and having a camera hole 16 corresponding to the smartphone camera 55; The through hole 21 is formed in the center portion and is fitted to the phone case 10, and the optical fiber mounting groove 22 in which the side emitting optical fiber is mounted so as to irradiate light on the upper surface is circumferentially outside the through hole 21. A light source irradiator 20 formed in a direction; It includes a leaf holder (30) for blocking the external light source and to obtain a flat image of the crop leaves, the through hole 31 is formed in the center portion and fixing the crop leaves inserted between the light source irradiating portion (20); Is done.

이에 따라, 광원 조사부(20)와 잎 홀더(30) 사이에 농작물 잎을 삽입하여 고정한 후, 측면발광 광섬유에서 조사되는 광을 이용하여 스마트폰 카메라(55)로 농작물 잎을 촬영하여 이미지를 얻을 수 있게 되고, 이 이미지를 스마트폰(50)의 분석 어플리케이션으로 분석하여 농작물 잎의 엽록소 함량을 측정할 수 있게 된다.Accordingly, after inserting and fixing the crop leaves between the light source irradiator 20 and the leaf holder 30, the crop leaves are photographed by the smartphone camera 55 using the light emitted from the side emitting optical fiber to obtain an image. And, by analyzing this image in the analysis application of the smart phone 50 it is possible to measure the chlorophyll content of the crop leaves.

여기서, 통상의 광원에서 발생하는 점광원의 발생 및 이로 인해 측정하고자 하는 잎의 영역에 광을 균등하게 조사하지 못하는 문제점을 해결하기 위하여 측면발광광섬유를 채택함으로써, 기존의 엽록소계와는 달리 조사면적, 즉 측정면적을 넓힐 수 있게 된다. Here, in order to solve the problem of the generation of the point light source generated by the conventional light source and the problem of not irradiating light evenly to the area of the leaf to be measured by this, by adopting the side light emitting fiber, the irradiation area unlike the existing chlorophyll system In other words, the measuring area can be increased.

즉, 기존의 엽록소계는 점광원을 이용하여 잎 전체가 아닌 국부의 영역을 분석하기 때문에 잎 전체의 엽록소 함량에 대한 대표성을 갖지 못하는 문제점을 본 발명에서는 측면발광 광섬유를 사용하여 보다 넓은 영역의 엽록소 함량을 분석하게 되므로 잎 전체의 엽록소 함량에 대한 대표성을 가질 수 있게 된다.That is, the conventional chlorophyll system does not have the representativeness of the chlorophyll content of the entire leaf because it analyzes the local area, not the entire leaf using a point light source in the present invention has a wider area of chlorophyll using a side emitting optical fiber As the content is analyzed, the chlorophyll content of the entire leaf can be represented.

여기서, 스마트폰(50)에 설치되는 분석 어플리케이션은 스마트폰 카메라에 의해 획득된 영상을 처리하여 일련의 RGB값으로 변환하고, 이를 엽록소양을 나타내는 SPAD값으로 변환함과 아울러 엽록소 함량을 스마트폰(50)의 화면에 표출하는 것으로, 저장 기능을 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, GPS 데이터를 로드하여 정보의 지도화 기술 및 의사결정 지원 기술 등을 농업 현장에 적용할 수 있게 된다. Here, the analysis application installed in the smartphone 50 processes the image obtained by the smartphone camera and converts it into a series of RGB values, and converts it into a SPAD value representing the chlorophyll amount and also converts the chlorophyll content into the smartphone ( It is preferable to have a storage function by expressing on the screen 50). Accordingly, the GPS data can be loaded to apply information mapping technology and decision support technology to agricultural sites.

또한, 폰 케이스(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 스마트폰(50)의 슬라이딩 방향과 광원 조사부(20)의 슬라이딩 방향을 수직하게 형성함으로써, 스마트폰(50)과 광원 조사부(20)의 탈부착 및 작업시에 폰 케이스(10)에 가해지는 하중을 분산할 수 있을 뿐만 아니라 탈부착시 그 방향의 상이함으로 인해 인체 공학적으로 편안함을 유지할 수 있다.In addition, the phone case 10, as shown in Figure 2, by forming the sliding direction of the smartphone 50 and the sliding direction of the light source irradiator 20 to be perpendicular, the smart phone 50 and the light source irradiator 20 It is possible to disperse the load applied to the phone case 10 during the detachment and work as well as the ergonomic comfort due to the difference in the direction when detaching.

또한, 폰 케이스(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 스마트폰(50)의 폭방향 양측에 각각 끼움 결합되는 제1탄성편(11)과, 스마트폰(50)의 끝 부분에서 폭방향 양측에 각각 끼움 결합되는 제2탄성편(12)과, 스마트폰(50)의 끝부분에 밀착되는 스토퍼판(13)과, 카메라 구멍(16)의 주변을 감싸도록 'ㄷ' 형상으로 돌출 형성되고 광원 조사부(20)가 슬라이드 방식으로 끼움 결합되는 끼움부(15)를 포함한다. 이때, 폰 케이스(10)는 다양한 방식으로 제작될 수 있지만, 3D 프린터로 제작하는 것이 바람직하다.In addition, the phone case 10, as shown in Figure 3, the first elastic piece 11 which is fitted to each side of the width direction of the smartphone 50, and the width direction at the end of the smartphone 50, respectively The second elastic piece 12 which is fitted to both sides, respectively, the stopper plate 13 in close contact with the end of the smartphone 50, and protruding to form a 'c' shape to surround the camera hole 16 And a fitting portion 15 into which the light source irradiating portion 20 is fitted in a slide manner. At this time, the phone case 10 may be manufactured in various ways, it is preferable to produce a 3D printer.

이에 따라, 상기 제1탄성편(11)과 제2탄성편(12)을 이용하여 스마트폰(50)에 견고하게 결합시킬 수 있음은 물론, 상기 스토퍼판(13)으로 인해 결합 위치가 결정되어 스마트폰 카메라(55)와 카메라 구멍(16)의 위치를 일치시키기 위한 작업을 생략할 수 있게 된다.Accordingly, the first elastic piece 11 and the second elastic piece 12 may be firmly coupled to the smartphone 50 by using the first elastic piece 11 and the coupling position is determined by the stopper plate 13. The operation for matching the positions of the smartphone camera 55 and the camera hole 16 can be omitted.

그리고, 광원 조사부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 저면에 폰 케이스(20)의 끼움부(15)에 결합되는 돌출부(24)가 형성되고, 관통공(21)의 저부에 단초점 렌즈가 결합되는 렌즈 결합부(23)가 형성된다. 이때, 상기 돌출부(24)의 구조는 폰 케이스의 끼움부에 슬라이딩 방식으로 결합될 수만 있다면 어떠한 형태라도 무방하다. 이와 같이, 광원 조사부(20)에 형성된 렌즈 결합부(23)에 단초점 렌즈를 결합시킬 수 있으므로, 스마트폰 카메라(55)의 초점거리를 단축시킬 수 있게 되고 이로 인해 광원 조사부(20)의 두께를 줄이는 것이 가능하게 된다.And, as shown in FIG. 4, the light source irradiator 20 has a protrusion 24 coupled to the fitting portion 15 of the phone case 20 on the bottom thereof, and has a short focal point at the bottom of the through hole 21. The lens coupling part 23 to which the lens is coupled is formed. At this time, the structure of the protrusion 24 may be any shape as long as it can be coupled to the fitting portion of the phone case in a sliding manner. As such, since the short focal lens may be coupled to the lens coupling unit 23 formed in the light source irradiator 20, the focal length of the smartphone camera 55 may be shortened, and thus the thickness of the light source irradiator 20 may be reduced. It is possible to reduce the

이때, 렌즈 결합부(23)에는 백 포칼 렝쓰(Back focal length)가 27.22㎜인 단초점 렌즈(UV-VIS Coated Near UV Achromatic Lens, Edmund optics)를 결합시키고, 광섬유 장착홈(22)에는 측면발광 광섬유(PS-LT250-64E32, Nuritech)를 장착한다.At this time, the lens coupling portion 23 combines a short focal length (UV-VIS Coated Near UV Achromatic Lens, Edmund optics) with a back focal length of 27.22 mm, and emits side light into the optical fiber mounting groove 22. Mount the optical fiber (PS-LT250-64E32, Nuritech).

또, 광원 조사부(20)는 일체형 구조보다 제1분할체(20a)와 제2분할체(20b)로 분할 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 제1분할체(20a)와 제2분할체(20b)의 접촉면 중 관통공(21) 부분과 광섬유 장착홈(22) 부분이 지그재그 형태로 형성되어 서로 맞물리는 형태로 결합됨으로써 제1결합부(21a)와 제2결합부(21b)를 형성하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, it is preferable that the light source irradiator 20 is divided into a first divided body 20a and a second divided body 20b rather than an integrated structure. In addition, the through hole 21 and the optical fiber mounting groove 22 are formed in a zigzag form to be engaged with each other in the contact surface of the first splitter 20a and the second splitter 20b. More preferably, the portion 21a and the second coupling portion 21b are formed.

이와 같이, 광원 조사부(20)가 분할 형성되면 3D 프린터를 이용한 제작이 쉬워지고 제작비용이 감소하게 된다. 그리고, 분할 형성된 제1분할체(20a)와 제2분할체(20b)가 제1결합부(21a)와 제2결합부(21b)에서 각각 지그재그 형태로 맞물려 결합됨에 따라 광의 누설이나 외부 광의 침입이 방지되어 선명한 영상을 얻을 수 있게 된다.As such, when the light source irradiator 20 is dividedly formed, the production using the 3D printer is easy and the production cost is reduced. As the divided first split body 20a and the second split body 20b are engaged with each other in a zigzag form at the first coupling part 21a and the second coupling part 21b, the leakage of light or the intrusion of external light are performed. This is prevented and a clear image can be obtained.

또한, 잎 홀더(30)는 광원 조사부(20)에 측면발광 광섬유를 장착할 수 있도록 관통공(31)의 주위를 따라 일정 폭의 광섬유 삽입홀(33)이 둥글게 형성되고, 광원 조사부(20)에 결합시킬 수 있도록 네 모서리에 각각 볼트공(34)이 형성된다. 그리고, 측면발광 광섬유의 광원이 위치되고 광섬유 삽입홀(32)의 내측과 외측을 연결하는 브리지(32)를 구비하며, 3D 프린터에 의해 제작된다.In addition, the leaf holder 30 has a predetermined width of the optical fiber insertion hole 33 is formed along the periphery of the through hole 31 so that the side light emitting optical fiber can be mounted in the light source irradiating part 20, and the light source irradiating part 20 is formed. Bolt holes 34 are formed at each of the four corners so as to be coupled to each other. Then, the light source of the side-emitting optical fiber is positioned and provided with a bridge 32 connecting the inside and the outside of the optical fiber insertion hole 32, it is produced by a 3D printer.

이처럼, 관통공(31)의 주위를 따라 일정 폭의 광섬유 삽입홀(33)이 둥글게 형성됨에 따라 잎에 투사되는 광량이 일정할 수 있게 되는 효과를 갖는다.As such, as the optical fiber insertion hole 33 having a predetermined width is rounded around the through hole 31, the amount of light projected onto the leaf may be constant.

상기와 같이 구성된 본 발명의 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치를 이용하여 농작물 잎의 엽록소를 측정하는 것에 대하여 설명하면 다음과 같다.When describing the chlorophyll of the crop leaves using the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves of the present invention configured as described above are as follows.

스마트폰(50)에 폰 케이스(10)를 장착하고, 폰 케이스(10)의 끼움부(15)에 광원 조사부(20)의 돌출부(24)를 슬라이드 방식으로 끼움 결합시켜 고정한다. 그리고, 광원 조사부(20)의 상측에 잎 홀더(30)를 결합시키고, 잎 홀더(30)의 광섬유 삽입홀(33)을 통해 측면발광 광섬유를 삽입하여 광원 조사부(20)의 광섬유 장착홈(22)에 장착한다. 이때, 측면발광 광섬유의 광원이 잎 홀더(30)의 브리지(32) 하부에 위치하도록 함으로써 측면발광 광섬유에서 광이 균일한 세기로 조사될 수 있다.The phone case 10 is mounted on the smartphone 50, and the projection part 24 of the light source irradiator 20 is fitted into the fitting part 15 of the phone case 10 by a sliding method to be fixed. Then, the leaf holder 30 is coupled to the upper side of the light source irradiator 20, and the side light emitting optical fiber is inserted through the optical fiber insertion hole 33 of the leaf holder 30 to mount the optical fiber mounting groove 22 of the light source irradiator 20. )). At this time, the light source of the side-emitting optical fiber can be irradiated with uniform intensity from the side-emitting optical fiber by positioning the lower portion of the bridge 32 of the leaf holder (30).

이후에는 도 5에 도시된 바와 같이, 스마트폰(50)을 한 손으로 든 상태에서 잎 홀더(30)를 분리하고 측정하고자 하는 농작물 잎을 광원 조사부(20)의 상면에 위치시킨 후, 농작물 잎이 평평하게 펴진 상태로 잎 홀더(30)를 결합시켜 고정한다. 이어, 스마트폰 카메라(55)를 이용하여 잎 홀더(30)에 의해 고정된 농작물 잎을 촬영하여 농작물 잎의 이미지를 획득한 후, 잎 홀더(30)를 분리하여 농작물 잎을 빼내고 잎 홀더(30)를 다시 결합시키면 된다. 촬영된 이미지는 스마트폰(50)의 이미지 저장부에 저장하고, 다른 농작물 잎에 대한 이미지 획득 작업을 반복 수행한다.Thereafter, as shown in FIG. 5, after separating the leaf holder 30 in a state of holding the smartphone 50 with one hand and placing the crop leaf to be measured on the upper surface of the light source irradiator 20, the crop leaf. The leaf holder 30 is coupled and fixed in the flat state. Subsequently, after photographing the crop leaves fixed by the leaf holder 30 using the smartphone camera 55 to acquire an image of the crop leaves, the leaf holder 30 is separated to remove the crop leaves and the leaf holder 30 ) Can be combined again. The captured image is stored in the image storage unit of the smartphone 50, and the image acquisition operation for other crop leaves is repeated.

농작물 잎의 엽록소량을 확인하기 위해서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 스마트폰(50)의 분석 어플리케이션을 실행하고, 저장된 농작물 잎의 이미지를 불러들여 이미지의 평균 R, G, B, R/G, B/G 및 B/R 값을 각각 추출하고, 이를 이용하여 엽록소량을 계산하면 된다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 스마트폰(50)의 화면에 엽록소량이 표시된다.In order to check the chlorophyll amount of the crop leaves, as shown in Figure 6, by running the analysis application of the smart phone 50, by loading the image of the stored crop leaves, the average R, G, B, R / G of the image Extract B, G and B / R values, respectively, and calculate the amount of chlorophyll. Accordingly, as shown in FIG. 7, the amount of chlorophyll is displayed on the screen of the smartphone 50.

한편, 본 발명에 따른 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치의 신뢰도를 확인하기 위하여 실제 측정된 엽록소 함량과 엽록소계(SPAD-502 plus)로 측정한 엽록소 함량의 상관관계를 살펴본 결과, 도 8과 같이 나타났다.On the other hand, in order to confirm the reliability of the chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves according to the present invention looked at the correlation between the actual measured chlorophyll content and the chlorophyll content measured with the chlorophyllometer (SPAD-502 plus), Figure 8 and Appeared together.

구체적으로, 스마트폰 카메라(55)로 얻은 이미지의 평균 R, G, B, R/G, B/G, B/R 값을 각각 SPAD 값과 비교하여 상관관계를 분석하였다. SPAD값과의 관계를 분석한 결과, R(R2=0.7127), G(R2=0.8193), B(R2=0.4476)의 관계로 나타났다. 추가로 R/G, B/G, B/R의 값을 SPAD 값과 분석한 결과 B/G(R2=0.8996)이 가장 높은 선형성을 가진 것으로 나타났다. 따라서, 스마트폰 카메라(55)로 획득한 농작물 잎의 영상 분석을 통해 엽록소량의 측정이 가능함이 확인되었다.Specifically, the correlation was analyzed by comparing the average R, G, B, R / G, B / G, B / R values of the images obtained with the smartphone camera 55 with the SPAD values, respectively. As a result of analyzing the relationship with the SPAD value, it was found that R (R 2 = 0.7127), G (R 2 = 0.8193), and B (R 2 = 0.4476). In addition, as a result of analyzing the values of R / G, B / G, and B / R with the SPAD value, B / G (R 2 = 0.8996) showed the highest linearity. Therefore, it was confirmed that the chlorophyll amount can be measured through image analysis of the crop leaves obtained by the smartphone camera 55.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description illustrates the present invention by way of example, and the embodiments disclosed in the specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to describe the present invention, so that those skilled in the art to which the present invention pertains can understand the present invention. Various modifications and variations will be possible without departing from the spirit of the technology. Therefore, the protection scope of the present invention is to be interpreted by the matter described in the claims, it should be interpreted that the technical matters within the scope equivalent to that included in the scope of the present invention.

10 : 폰 케이스 11 : 제1탄성편
12 : 제2 탄성편 13 : 스토퍼판
15 : 끼움부 16 : 카메라 구멍
20 : 광원조사부 20a: 제1분할체
20b : 제2분할체 21 : 관통공
21a : 제1결합부 21b : 제2결합부
22 : 광섬유 장착홈 23 : 렌즈 결합부
24 : 돌출부 30 : 잎 홀더
31 : 관통공 32 : 브리지
33 : 광섬유 삽입홀 34 : 볼트공
50 : 스마트폰 55 : 스마트폰 카메라10: phone case 11: the first elastic version
12: 2nd elastic piece 13: Stopper plate
15: fitting 16: camera hole
20: light source irradiator 20a: first divided body
20b: second segment 21: through hole
21a: first coupling portion 21b: second coupling portion
22: optical fiber mounting groove 23: lens coupling portion
24: projection 30: leaf holder
31: through hole 32: bridge
33: optical fiber insertion hole 34: bolt hole
50: smartphone 55: smartphone camera

Claims (8)

농작물 잎의 영상으로부터 엽록소 수치를 도출할 수 있는 분석 어플리케이션이 구비된 스마트폰과;
스마트폰에 착탈 가능하게 결합되며 스마트폰 카메라에 대응하는 카메라 구멍이 형성된 폰 케이스와;
중앙부에 관통공이 형성되고 폰 케이스에 끼움 결합되며, 상면에는 광을 균등하게 조사하도록 측면발광 광섬유가 장착되는 측면발광 광섬유 장착홈이 관통공의 외측에 원주 방향으로 형성된 광원 조사부와;
외부 광원을 차단하고 농작물 잎의 평평한 이미지를 얻을 수 있도록 하며, 중앙부에 관통공이 형성되고 광원 조사부와의 사이에 삽입되는 농작물 잎을 고정하는 잎 홀더;를 포함하는 한편,
광원 조사부는 저면에 폰 케이스에 구비된 끼움부에 결합되는 돌출부가 형성되고, 관통공의 저부에 단초점 렌즈가 결합되는 렌즈 결합부가 형성되되,
광원 조사부는 제1분할체와 제2분할체로 분할 형성되고, 제1분할체와 제2분할체의 관통공 부분과 광섬유 장착홈 부분이 지그재그 형태로 형성되어 서로 맞물리는 형태로 결합되어 제1결합부와 제2결합부를 형성하고,
잎 홀더는 광원 조사부에 측면발광 광섬유를 장착할 수 있도록 관통공의 주위를 따라 일정 폭의 광섬유 삽입홀이 형성되고, 광원 조사부에 결합시킬 수 있도록 네 모서리에 각각 볼트공이 형성된 것을 특징으로 하는 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치.
A smartphone equipped with an analysis application capable of deriving chlorophyll levels from the image of crop leaves;
A phone case detachably coupled to the smartphone and having a camera hole corresponding to the smartphone camera;
A light source irradiating portion having a through hole formed in a central portion thereof and fitted to the phone case, and having a side light emitting optical fiber mounting groove having a side light emitting optical fiber mounted thereon on an upper surface thereof in an circumferential direction outside the through hole;
And a leaf holder for blocking an external light source and obtaining a flat image of the crop leaf, and fixing a leaf of the crop inserted into the center of the through-hole and inserted between the light source irradiating unit.
The light source irradiating portion is formed at the bottom of the projection is coupled to the fitting portion provided in the phone case, the lens coupling portion is coupled to the bottom of the through hole is coupled to the single focus lens,
The light source irradiator is divided into a first splitter and a second splitter, and a through hole portion and an optical fiber mounting groove portion of the first splitter and the second splitter are formed in a zigzag form, and are coupled in an interlocking manner to form a first coupling. To form the second coupling part and
The leaf holder is a smart phone characterized in that a predetermined width of the optical fiber insertion hole is formed along the periphery of the through hole to mount the side emitting optical fiber to the light source irradiator, and bolt holes are formed at four corners so as to be coupled to the light source irradiator. Chlorophyll measuring device for ground crops.
청구항 1에 있어서,
폰 케이스는 스마트폰의 폭방향 양측에 각각 끼움 결합되는 제1탄성편과, 스마트폰의 끝 부분에서 폭방향 양측에 각각 끼움 결합되는 제2탄성편과, 스마트폰의 끝부분에 밀착되는 스토퍼판과, 카메라 구멍의 주변을 감싸도록 'ㄷ' 형상으로 돌출 형성되고 광원 조사부가 슬라이드 방식으로 끼움 결합되는 끼움부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치.
The method according to claim 1,
The phone case includes a first elastic piece that is fitted to both sides of the smartphone in the width direction, a second elastic piece that is fitted to each side of the smartphone in the width direction, respectively, and a stopper plate that is in close contact with the end of the smartphone. And, Chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves, characterized in that the protrusion formed in the 'c' shape so as to surround the camera hole, the light source irradiating portion includes a fitting portion fitted by sliding.
청구항 1에 있어서,
스마트폰의 슬라이딩 방향과 광원 조사부의 슬라이딩 방향은 서로 수직하게 형성된 것을 특징으로 하는 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치.
The method according to claim 1,
The sliding direction of the smartphone and the sliding direction of the light source irradiator is a chlorophyll measuring device of the smartphone-based crop leaves, characterized in that formed perpendicular to each other.
청구항 1에 있어서,
잎 홀더는 측면발광 광섬유의 광원이 위치되고 광섬유 삽입홀의 내측과 외측을 연결하는 브리지를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치.
The method according to claim 1,
Leaf holder is a chlorophyll measuring device of a smartphone-based crop leaf, characterized in that the light source of the side-emitting optical fiber is located and has a bridge connecting the inside and the outside of the optical fiber insertion hole.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
스마트폰에 설치되는 분석 어플리케이션은 저장 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트폰 기반 농작물 잎의 엽록소 측정장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The analysis application installed on the smartphone is a chlorophyll measurement device of the smartphone-based crop, characterized in that it has a storage function.
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