KR102410124B1 - Apparatus and method for Vegetation index detection using multispectral image - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 하나 이상의 렌즈를 통해 들어온 빛을 파장 대역별 이미지 센서를 이용하여 각 파장대역의 영상 신호로 분리하는 광학 모듈; 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 일사량 값을 제공하는 일사량 측정 모듈; 상기 일사량 값에 기초하여 상기 파장 대역별 이미지 센서의 노출 값을 조정하는 노출 보정 모듈; 상기 노출 보정 모듈을 통해 보정된 노출값이 적용된 파장 대역별 이미지 센서를 통해 각 파장 대역의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 이미지 처리 모듈; 및 상기 다중 분광 영상을 이용하여 식생지수(Vegetation Index)를 산출하고, 상기 산출된 식생 지수를 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 검출 모듈을 포함하는 장치일 수 있다. The present invention relates to an apparatus and method for detecting a vegetation index using a multi-spectral image, comprising: an optical module for separating light entering through one or more lenses into image signals of each wavelength band using an image sensor for each wavelength band; a solar radiation measurement module that measures the intensity of sunlight incident from the outside and provides a solar radiation value; an exposure compensation module for adjusting an exposure value of the image sensor for each wavelength band based on the insolation value; When an image signal of each wavelength band is input through an image sensor for each wavelength band to which an exposure value corrected through the exposure compensation module is applied, an inter-pixel correction value of an image of each wavelength band is calculated, and the calculated correction value is used to an image processing module for storing the corrected pixel data and then synthesizing the pixel data to provide a multi-spectral image; and a detection module for calculating a Vegetation Index using the multi-spectral image, and monitoring the type and biophysical state of vegetation in the corresponding area using the calculated vegetation index.
Description
본 발명은 단일 광학계를 이용하여 획득한 다중 분광 영상을 이용하여 식생 지수를 검출하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for detecting a vegetation index using a multi-spectral image obtained using a single optical system.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on an embodiment of the present invention and does not constitute the prior art.
위성영상을 이용한 분석 방법 중 위성영상이 가지는 분광(Spectral) 특성을 이용한 여러 가지 광학지수를 이용하는 방법이 있다. 여기서 분광 특성이란 우리가 흔히 아는 가시광선, 적외선, 자외선 같은 전자기파의 특성이다. Among the analysis methods using satellite images, there is a method using various optical indices using the spectral characteristics of satellite images. Here, the spectral characteristics are the characteristics of electromagnetic waves, such as visible light, infrared light, and ultraviolet light, which we commonly know.
이와 같은 위성영상의 분광특성을 이용한 여러 가지 광학 지수에는 식생, 수자원, 강설, 토양, 화재 및 기타 다른 특성의 여러 가지 상황을 분석하는 각종 지수들이 개발되어 있다. 위성영상을 이용한 분석 방법은 광범위한 지역의 공간정보를 획득할 수 있는 장점에 비해 기상조건의 제약으로 구름이 없는 영상을 획득하기 어려우며, 이로 인해 제한된 시기의 자료 활용만이 가능하고, 높은 고도에서 촬영하기 때문에 고해상도의 영상자료 획득이 어렵고, 원하는 시기와 지역 영상을 얻는데 많은 비용이 소요된다는 문제점이 있다.Various indices for analyzing various conditions of vegetation, water resources, snowfall, soil, fire and other characteristics have been developed in various optical indices using the spectral characteristics of satellite images. Compared to the advantage of acquiring spatial information in a wide area, the analysis method using satellite images is difficult to acquire cloud-free images due to the restrictions of the weather conditions. Therefore, it is difficult to obtain high-resolution image data, and there is a problem in that it takes a lot of money to obtain a desired time and region image.
이러한 위성영상을 통한 정보 취득에 공간 해상도와 시간 해상도 등의 문제가 있어 무인 항공기에 다중 분광 센서를 이용하여 취득한 영상을 식생지수 산출에 이용하는 방법이 병행되어야 한다. Since there are problems such as spatial resolution and temporal resolution in acquiring information through satellite images, a method of using images acquired by using a multi-spectral sensor on an unmanned aerial vehicle to calculate the vegetation index should be used in parallel.
인공위성이나 항공기를 이용하여 관측한 다중 분광대 영상 자료는 지상의 대상물이 각 파장대역 별로 독특한 특성을 나타내므로 이 특성을 이용하면 원하는 정보를 추출해 낼 수 있다. 특히, Landsat 등 지상관측 위성의 주 관심 범위인 육지 표면의 영상 자료는 95% 이상이 토양과 식생에 관한 정보를 포함하고 있으므로 이 영상 자료를 이용하면 지표면의 식생 분포나 식생 밀집도를 추정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 엽록소에 의해 녹색을 띠는 식생의 경우 일반적으로 녹색 파장 영역에서 약간 높은 반사율을 나타내고, 적색 파장 영역에서는 거의 반사가 없으며, 근적외선 영역에서는 거의 50%에 가까운 높은 반사율을 나타낸다. 반면에 고사하여 엽록소가 존재하지 않는 식생의 경우에는 가시광선 영역에서 높은 반사율을 나타내지만, 근적외선 영역에서는 살아있는 건강한 식생보다 낮은 반사율을 나타낸다. 토양의 경우에는 가시광선 영역에서는 고사한 식생보다는 낮지만, 녹색 식물보다는 높은 반사율을 나타내며, 근적외선 영역에서는 고사한 식생이나 녹색 식물 모두 보다 반사율이 낮게 나타난다. In the multi-spectral band image data observed using artificial satellites or aircraft, objects on the ground exhibit unique characteristics for each wavelength band, so by using this characteristic, desired information can be extracted. In particular, since more than 95% of the image data of the land surface, which is the main area of interest for ground observation satellites such as Landsat, contains information about soil and vegetation, it is possible to estimate the vegetation distribution or density of vegetation on the surface using this image data. do. For example, in the case of vegetation colored green by chlorophyll, it generally shows a slightly high reflectance in the green wavelength region, almost no reflection in the red wavelength region, and shows a high reflectance close to 50% in the near-infrared region. On the other hand, in the case of vegetation without chlorophyll due to death, it shows high reflectance in the visible light region, but shows a lower reflectance than living healthy vegetation in the near infrared region. In the case of soil, the reflectance is lower than that of withered vegetation in the visible light region, but higher than that of green plants, and the reflectance is lower than that of both dead vegetation and green plants in the near infrared region.
이처럼 각 파장대역에 따른 반사특성에 기초하여 분광대 간의 특성을 조합하여 식생의 밀집도 등을 구하는 식을 만드는 것이 가능한데, 이를 식생지수라고 한다. 식생지수는 나뭇잎면적, 식생 분포 면적, 나무 높이, 수종 등을 양적으로 나타낼 수 있는 척도로 사용 가능하도록 개발되었으며, 관측된 각 파장대역 영상 간의 비, 차, 선형조합 등 여러 가지 방법으로 구현된다.In this way, it is possible to create an equation to calculate the density of vegetation by combining the characteristics between the spectral bands based on the reflection characteristics according to each wavelength band, which is called the vegetation index. The vegetation index was developed so that it can be used as a measure that can quantitatively represent leaf area, vegetation distribution area, tree height, and species, etc.
기존에 원격 탐사 기반의 식생 지수 산출 방법은 육안 판독을 위한 RGB 카메라, 식생지수 산출을 위한 근적외선 파장 카메라, 다중 밴드의 관측 파장을 조사하는 분광 반사계(spectral radiometer) 등을 이용하고 있다. 만일 6개의 파장 대역에 대한 원격 탐사가 이루어질 경우에, 6개의 파장 대역별로 하나 이상의 렌즈와 광학계를 별도로 구성해야 하고, 각 파장 대역별로 관측 대상에 대한 이미지를 각각 촬영해야 한다. 따라서, 기존의 원격 탐사 기반의 식생 지수 산출 방법은 각 파장 대역별로 영상을 동시에 획득할 수 없기 때문에 각 파장 대역별로 획득한 이미지마다 시공간적 변화를 반영하여 보정하는 작업이 이루어져야 하고, 관측하고자 하는 파장 대역별로 광학계를 별도로 구성해야 하므로 관측 장치의 부피가 커질 수 밖에 없는 문제점이 있다. Existing methods for calculating the vegetation index based on remote sensing use an RGB camera for human reading, a near-infrared wavelength camera for calculating the vegetation index, and a spectral radiometer for irradiating observation wavelengths of multiple bands. If remote sensing is performed on six wavelength bands, at least one lens and an optical system must be separately configured for each of the six wavelength bands, and an image of an observation object must be captured for each wavelength band. Therefore, since the existing remote sensing-based vegetation index calculation method cannot acquire images for each wavelength band at the same time, it is necessary to correct the images acquired for each wavelength band by reflecting the spatiotemporal change, and the wavelength band to be observed. There is a problem in that the volume of the observation device is inevitably increased because an optical system must be separately configured.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 단일 광학 모듈을 이용하여 파장 대역별 영상 신호를 동시에 촬영할 수 있고, 일사량에 따라 다중 분광 영상의 보정이 가능하도록 하는 것에 목적이 있다.In order to solve the above problems, according to an embodiment of the present invention, image signals for each wavelength band can be simultaneously photographed using a single optical module, and multi-spectral images can be corrected according to the amount of insolation. There is this.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical task to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical task as described above, and other technical tasks may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치는, 하나 이상의 렌즈를 통해 들어온 빛을 파장 대역별 이미지 센서를 이용하여 각 파장대역의 영상 신호로 분리하는 광학 모듈; 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 일사량 값을 제공하는 일사량 측정 모듈; 상기 일사량 값에 기초하여 상기 파장 대역별 이미지 센서의 노출 값을 조정하는 노출 보정 모듈; 상기 노출 보정 모듈을 통해 보정된 노출값이 적용된 파장 대역별 이미지 센서를 통해 각 파장 대역의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 이미지 처리 모듈; 및 상기 다중 분광 영상을 이용하여 식생지수(Vegetation Index)를 산출하고, 상기 산출된 식생 지수를 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 검출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. As a technical means for achieving the above technical problem, the apparatus for detecting vegetation index using a multi-spectral image according to an embodiment of the present invention uses an image sensor for each wavelength band to detect light entering through one or more lenses of each wavelength band. an optical module that separates the video signal; a solar radiation measurement module that measures the intensity of sunlight incident from the outside and provides a solar radiation value; an exposure compensation module for adjusting an exposure value of the image sensor for each wavelength band based on the insolation value; When an image signal of each wavelength band is input through an image sensor for each wavelength band to which an exposure value corrected through the exposure compensation module is applied, an inter-pixel correction value of an image of each wavelength band is calculated, and the calculated correction value is used to an image processing module for storing the corrected pixel data and then synthesizing the pixel data to provide a multi-spectral image; and a detection module for calculating a Vegetation Index using the multi-spectral image, and monitoring the type of vegetation and the biophysical state of the area using the calculated vegetation index.
상기 일사량 측정 모듈은, 적어도 하나 이상의 포토다이오드와 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The solar radiation measurement module, characterized in that it includes at least one photodiode and a filter.
상기 광학 모듈은, 단일 화각으로 입사되는 타겟 대상의 영상에 대한 광을 기 설정된 위치로 집광하는 렌즈부; 상기 렌즈부를 통과한 광이 입사되는 방향을 기준으로 서로 상이한 각도로 배치되고, 서로 상이한 파장 대역의 광을 반사시키는 복수의 반사면을 포함하여, 파장 대역별로 광을 분리하는 프리즘; 상기 프리즘의 각 반사면을 통과한 각 파장 대역의 광을 전기적인 영상 신호로 변환하여 출력하는 파장 대역별 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다. The optical module may include: a lens unit for condensing light on an image of a target target incident at a single angle of view to a preset position; a prism arranged at different angles based on a direction in which the light passing through the lens unit is incident, and including a plurality of reflective surfaces for reflecting light of different wavelength bands to separate light for each wavelength band; and an image sensor for each wavelength band that converts light of each wavelength band passing through each reflective surface of the prism into an electrical image signal and outputs the converted light.
상기 프리즘은, 각 반사면에서 각 반사면에서 제1 파장대역, 제2 파장대역, 제3 파장대역 및 제4 파장대역 중 서로 다른 어느 하나의 파장 대역의 광을 기설정된 각도로 각각 반사시키고, 상기 파장 대역별 이미지 센서는 상기 프리즘의 각 반사면을 거쳐 반사되는 각도의 끝단부에 배치되는 것을 특징으로 한다.The prism reflects light of any one wavelength band different from each other among the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band at each reflective surface at each reflective surface at a predetermined angle, The image sensor for each wavelength band is disposed at an end of an angle reflected through each reflective surface of the prism.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법은, 다중 분광 영상을 획득하기 위한 광학 모듈을 통해 식생 지수를 검출하는 방법에 있어서, a) 상기 광학 모듈 내 파장 대역별 이미지 센서를 통해 타겟 대상에 대한 영상 신호를 파장대역별로 분리하는 단계; b) 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 상기 파장 대역별로 일사량 값을 제공하는 단계; c) 상기 파장 대역별 일사량 값에 기초하여 해당 파장 대역별 이미지 센서의 노출 값을 조정하는 단계; d) 상기 조정된 노출값이 적용된 파장 대역별 이미지 센서를 통해 각 파장 대역의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 단계; 및 e) 상기 다중 분광 영상을 이용하여 식생지수(Vegetation Index)를 산출하고, 상기 산출된 식생 지수를 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the method for detecting a vegetation index using a multi-spectral image according to an embodiment of the present invention is a method of detecting a vegetation index through an optical module for obtaining a multi-spectral image, a) each wavelength band within the optical module separating an image signal for a target object by wavelength band through an image sensor; b) providing an insolation value for each wavelength band by measuring the intensity of sunlight incident from the outside; c) adjusting the exposure value of the image sensor for each wavelength band based on the insolation value for each wavelength band; d) When an image signal of each wavelength band is input through the image sensor for each wavelength band to which the adjusted exposure value is applied, an inter-pixel correction value of the image of each wavelength band is calculated, and the corrected pixel is performed using the calculated correction value. providing a multi-spectral image by synthesizing the pixel data after storing the data; and e) calculating a Vegetation Index using the multi-spectral image, and monitoring the type of vegetation and the biophysical state of the area using the calculated vegetation index. .
이때, 상기 a) 단계는 상기 파장 대역별 이미지 센서가 제1 파장대역(λ1), 제2 파장대역(λ2), 제3 파장대역(λ3) 및 제4 파장대역(λ4) 중 서로 다른 어느 하나의 파장 대역의 영상 신호를 각각 분리하는 것을 특징으로 한다.In this case, in step a), the image sensor for each wavelength band is different from one of a first wavelength band (λ1), a second wavelength band (λ2), a third wavelength band (λ3), and a fourth wavelength band (λ4). It is characterized in that the image signal of the wavelength band of each is separated.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법은, 다중 분광 영상을 획득하기 위한 광학 모듈을 통해 식생 지수를 검출하는 방법에 있어서, a) 상기 광학 모듈 내 파장 대역별 이미지 센서를 통해 타겟 대상에 대한 영상 신호를 파장대역별로 분리하는 단계; b) 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 기설정된 파장 대역의 일사량 값을 제공하는 단계; c) 상기 기설정된 파장 대역의 일사량 값에 기초하여 상기 파장 대역별 이미지 센서의 노출 값을 조정하는 단계; d) 상기 조정된 노출값이 적용된 파장 대역별 이미지 센서를 통해 각 파장 대역의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 단계; 및 e) 상기 다중 분광 영상을 이용하여 식생지수(Vegetation Index)를 산출하고, 상기 산출된 식생 지수를 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the method for detecting vegetation index using a multi-spectral image according to another embodiment of the present invention, in the method for detecting a vegetation index through an optical module for obtaining a multi-spectral image, a) an image for each wavelength band within the optical module separating the image signal for the target object by wavelength band through a sensor; b) providing an insolation value of a preset wavelength band by measuring the intensity of sunlight incident from the outside; c) adjusting the exposure value of the image sensor for each wavelength band based on the insolation value of the preset wavelength band; d) When an image signal of each wavelength band is input through the image sensor for each wavelength band to which the adjusted exposure value is applied, an inter-pixel correction value of the image of each wavelength band is calculated, and the corrected pixel is performed using the calculated correction value. providing a multi-spectral image by synthesizing the pixel data after storing the data; and e) calculating a Vegetation Index using the multi-spectral image, and monitoring the type of vegetation and the biophysical state of the area using the calculated vegetation index. .
여기서, 상기 a) 단계는 상기 파장 대역별 이미지 센서가 근적외선 파장 대역, 적색 파장대역, 녹색 파장대역 및 청색 파장대역 중 서로 다른 어느 하나의 파장 대역의 영상 신호를 각각 분리하고, 상기 b) 단계는 상기 파장 대역별 이미지 센서의 모든 파장 대역을 포함하는 파장 대역의 일사량 값을 측정하는 것을 특징으로 한다.Here, in step a), the image sensor for each wavelength band separates an image signal of any one wavelength band different from each other among a near-infrared wavelength band, a red wavelength band, a green wavelength band, and a blue wavelength band, and the step b) includes The insolation value of the wavelength band including all wavelength bands of the image sensor for each wavelength band is measured.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 단일 광학 모듈을 이용하여 파장 대역별 영상 신호를 동시에 촬영할 수 있어, 기존의 다중 분광 영상 획득 장치에 비해 광학계의 부피를 줄일 수 있고, 광학계 내에 특정 파장대역의 광만을 반사시키기 위해 복수의 반사면을 갖는 프리즘을 통해 필터링하고자 하는 파장 대역의 선택적 구성이나 용도별 파장 선택이 용이할 뿐만 아니라, 일사량에 따라 다중 분광 영상의 보정이 가능하도록 하다는 효과가 있다. According to the above-described problem solving means of the present invention, the present invention can simultaneously shoot image signals for each wavelength band using a single optical module, thereby reducing the volume of the optical system compared to the existing multi-spectral image acquisition device, and In order to reflect only light of a specific wavelength band, the selective configuration of the wavelength band to be filtered through a prism having a plurality of reflective surfaces or the wavelength selection for each purpose is easy, and the effect of enabling the correction of multi-spectral images according to the amount of insolation have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치 내 광학계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치 내 광학계를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 모듈 내 프리즘의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 모듈 내 프리즘의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 방법을 설명하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 방법을 설명하는 순서도이다. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an optical system in the apparatus for detecting vegetation index using a multi-spectral image according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing an optical system in the apparatus for detecting vegetation index using a multi-spectral image according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a prism in the optical module according to the first embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a configuration of a prism in an optical module according to a second embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to the first embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a second embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a third embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method for detecting a vegetation index using a multi-spectral image according to a first embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method for detecting a vegetation index using a multi-spectral image according to a second embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated, and one or more other features However, it is to be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.
본 명세서에서 ‘단말’은 휴대성 및 이동성이 보장된 무선 통신 장치일 수 있으며, 예를 들어 스마트 폰, 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치일 수 있다. 또한, ‘단말’은 네트워크를 통해 다른 단말 또는 서버 등에 접속할 수 있는 PC 등의 유선 통신 장치인 것도 가능하다. 또한, 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷 (WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. In the present specification, a 'terminal' may be a wireless communication device with guaranteed portability and mobility, for example, any type of handheld-based wireless communication device such as a smart phone, tablet PC, or notebook computer. In addition, the 'terminal' may be a wired communication device such as a PC that can connect to another terminal or server through a network. In addition, the network refers to a connection structure capable of exchanging information between each node, such as terminals and servers, and includes a local area network (LAN), a wide area network (WAN), and the Internet (WWW). : World Wide Web), wired and wireless data networks, telephone networks, and wired and wireless television networks.
무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.Examples of wireless data communication networks include 3G, 4G, 5G, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Long Term Evolution (LTE), World Interoperability for Microwave Access (WIMAX), Wi-Fi, Bluetooth communication, infrared communication, ultrasound Communication, Visible Light Communication (VLC), LiFi, and the like are included, but are not limited thereto.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.The following examples are detailed descriptions to help the understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. Accordingly, an invention of the same scope performing the same function as the present invention will also fall within the scope of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치(100)는 광학 모듈(110), 일사량 측정 모듈(120), 노출 보정 모듈(130), 이미지 처리 모듈(140) 및 검출 모듈(150)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 1 , the
광학 모듈(110)은 하나 이상의 렌즈를 통해 들어온 광을 파장 대역별 이미지 센서를 이용하여 각 파장대역의 영상 신호로 분리한다. 파장 대역별 이미지 센서는 다중 분광 카메라 역할을 수행한다. The
일사량 측정 모듈(120)은 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 일사량 값을 제공한다.The
노출 보정 모듈(130)은 일사량 측정 모듈(120)에서 제공되는 일사량 값에 기초하여 파장 대역별 이미지 센서의 노출 값을 조정하고, 이렇게 조정된 각 노출 값을 파장 대역별 이미지 센서에 각각 제공한다. 이때, 노출 보정 모듈(130)은 파장대역별 이미지 센서 내에 내장될 수도 있다. The
이미지 처리 모듈(140)은 제1 채널(Channel 1)을 통해 제1 이미지 센서(240a)에서 제공하는 제1 파장 대역(λ1)의 영상 신호가 입력되고, 제2 채널(Channel 2)을 통해 제2 이미지 센서(240b)에서 제공하는 제2 파장 대역(λ2)의 영상 신호가 입력되며, 제3 채널(Channel 3)을 통해 제3 이미지 센서(240c)에서 제공하는 제3 파장 대역(λ3)의 영상 신호가 입력된다. 이와 같이, 각 파장 대역별 이미지 센서에 보정된 노출값이 적용되어 타겟 대상에 대한 파장 대역별 원시 영상 신호가 이미지 처리 모듈(140)에 입력되면, 이미지 처리 모듈(140)은 각 파장 대역별 원시 영상 신호를 저장하고, 각 원시 영상 신호의 픽셀간 보정값을 계산하여 보정된 픽셀 데이터를 저장하며, 저장된 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공한다. The
검출 모듈(150)은 다중 분광 영상을 이용하여 식생지수(Vegetation Index)를 산출하고, 산출된 식생 지수를 이용하여 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링한다. 여기서, 검출 모듈(150)은 통신 모듈(미도시), 메모리(미도시), 프로세서(미도시) 및 데이터베이스(미도시)를 포함하는 컴퓨팅 장치에 구현될 수 있고, 스마트폰, 태블릿 PC, PC, 노트북 PC 및 기타 사용자 단말 장치 등으로 구현될 수 있다. 또는, 검출 모듈(150)이 서버 역할을 수행할 수 있는 다양한 형태의 장치로 구현될 수도 있다. The
일반적으로 식생의 반사특성은 물, 토양과는 달리 작물 및 파장대역에 따라 각각 다른 특성을 갖는다. 즉, 가시광선 영역에서는 작물에 포함된 색소가 파장대역에 반사율에 영향을 미치며, 근적외선 영역에서는 식생의 녹색 잎이 매우 적은 에너지를 흡수하기 때문에 반사가 크게 증가한다. 이는 엽록소가 가지는 고유의 분광반사 특성으로 엽록소에 의해 녹색을 띄는 식생의 경우 녹색 파장영역(500~600 nm)에서 약간 높은 반사율을 보이고, 적색 파장영역(600~700 nm)에서는 반사율이 낮아지며, 근적외선 파장영역(800~1000 nm)에서는 약 40~50%의 높은 반사율을 나타낸다. 또한, 중적외선 영역에서는 수분이 에너지를 많이 흡수하게 되므로 작물의 수분 함량이 이 영역에서의 반응을 지배하게 된다. 이와 같이 분광반사곡선 기울기의 변화특성을 알면 그 작물이 갖고 있는 식생정보를 파악할 수 있다.In general, the reflection characteristics of vegetation have different characteristics according to crops and wavelength bands, unlike water and soil. That is, in the visible light region, the pigment contained in crops affects the reflectance in the wavelength band, and in the near infrared region, the reflection greatly increases because the green leaves of vegetation absorb very little energy. This is a unique spectral reflection characteristic of chlorophyll, and in the case of vegetation that is green by chlorophyll, the reflectance is slightly higher in the green wavelength region (500-600 nm), and the reflectance is lowered in the red wavelength region (600-700 nm), and near-infrared In the wavelength range (800-1000 nm), it shows a high reflectance of about 40-50%. In addition, since moisture absorbs a lot of energy in the mid-infrared region, the moisture content of crops dominates the reaction in this region. As such, if the change characteristics of the spectral reflection curve slope are known, the vegetation information of the crop can be grasped.
특히, 가시광선 외의 근적외선(Near-Infra Red, NIR) 영역의 스펙트럼 반사율은 작물의 엽록소 함량 및 영양 상태와 직접적인 연관이 있는 작물 생장에 가장 중요한 광합성과 관련된 요소이며, 이는 생물 물리적인 요소, 캐노피 면적 및 높이 등과 함께 작물의 생장 및 영양 상태를 나타낸다. 기존에 스페인이나 미국 등에서, 옥수수나 면화 재배에서 근적외선 영역과 가시광선 영역의 스펙트럼 반사율을 결합한 식생지수 및 생물 물리적인 요소인 높이, 캐노피 면적 등을 이용한 작물의 잠재 생산력 예측 모델에 관한 연구 사례가 있다.In particular, spectral reflectance in the near-infrared (NIR) region other than visible light is the most important photosynthesis-related factor for crop growth, which is directly related to the chlorophyll content and nutritional status of crops, which is a biophysical factor, canopy area and height, and the like, indicating the growth and nutritional status of crops. Previously, in Spain and the United States, there have been research cases on the potential productivity prediction model of crops using the vegetation index and biophysical factors such as height and canopy area, which combine the spectral reflectance of the near-infrared region and the visible region in corn or cotton cultivation. .
SR(Simpel Ratio, SR)은 건강한 식생이 클로로필에 의한 흡수로 적색 반사가 낮고, 갯솜 조식에 의한 NIR 반사가 크게 나오는 것을 이용하여 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.SR (Simpel Ratio, SR) can be expressed as in
[수학식 1][Equation 1]
식물이 생장하기 위해서는 물이 필요하며, 잎은 뿌리에서 흡수된 물을 줄기를 통하여 공급받는데, 대부분의 물은 갯솜 조직에 있다. 따라서, 중적외선, 열적외선, 수동 마이크로파 영역의 원격 탐사를 통해 식물의 수분 함량이 어느 정도인지 알 수 있다. 이때, 식물에 포함된 수분은 파장이 길면 흡수량도 비례하여 증가하고, 중적외선 파장 대역에서 1.6㎛ 과 2.2 에서 최대 반사를 보인다.Plants need water to grow, and the leaves receive water absorbed from the roots through the stem, and most of the water is in the sponge tissue. Therefore, it is possible to know what the moisture content of plants is through remote sensing in the mid-infrared, thermal-infrared, and passive microwave regions. At this time, if the wavelength of the moisture contained in the plant is long, the absorption also increases proportionally, and the maximum reflection is shown at 1.6㎛ and 2.2 in the mid-infrared wavelength band.
정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)는 하기 수학식 2와 같이 SR을 정규화하여 -1<NDVI<1 값을 가지게 하는데, 식생의 경우에 양의 값을 가진다. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) normalizes SR as shown in
[수학식 2][Equation 2]
수학식 3과 같이, 적외선지수(Infrared Index, II)는 정규수분지수로서 식생에 수분이 충분하면 중적외선(MIR)이 작아져 II가 커진다. As shown in
[수학식 3][Equation 3]
수분 스트레스 지수(Moisture Stress Index, MSI)는 하기 수학식 4와 같이 나타내고, 식생에 수분이 부족하면 중적외선(MIR)이 커져서 MSI가 높아진다. Moisture Stress Index (MSI) is expressed as in Equation 4 below, and when the vegetation lacks moisture, mid-infrared (MIR) increases and MSI increases.
[수학식 4][Equation 4]
토양보정 식생지수(Soil Adjusted Vegetation Index, SAVI)는 픽셀 내의 토양의 분광반응을 보정해 주는 것으로서, 하기 수학식 5와 같이 나타내고, L=0이면 NDVI와 동일하지만 보통 L=0.5를 사용하며, 지역에 따라 다르다. The Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) corrects the spectral response of the soil in the pixel, and is expressed as in Equation 5 below. If L = 0, it is the same as NDVI, but usually L = 0.5 is used. depends on
[수학식 5][Equation 5]
토양대기보정 식생지수(Soil and Atmospherically Adjusted Vegetation Index, SARVI)는 수학식 6과 같이 나타내며, 청색 영역과 적색 영역의 복사량 차이를 이용하여 대기효과를 저감한다. P*의 뜻은 분자 산란량과 오존 흡수량이 사전에 보정되어야 한다는 것을 의미한다. The Soil and Atmospherically Adjusted Vegetation Index (SARVI) is expressed as Equation 6, and the atmospheric effect is reduced by using the difference in radiation amount between the blue region and the red region. The meaning of P * means that the amount of molecular scattering and the amount of ozone absorption must be corrected in advance.
[수학식 6][Equation 6]
수학식 6에서, 이다. In Equation 6, to be.
개량식생지수(Enhanced Vegetation Index, EVI)는 MODIS Land Discipline Group에서 제안한 것으로서 하기 수학식 7과 같이 나타내며, 실험적으로 값을 6.0, 7.5, 1.0으로 결정할 수 있다.The Enhanced Vegetation Index (EVI), as suggested by the MODIS Land Discipline Group, is expressed as in Equation 7 below, and experimentally Values can be determined as 6.0, 7.5, or 1.0.
[수학식 7][Equation 7]
검출 모듈(150)은 NDVI, II, MSI, SAVI, SARVI, EVI를 포함한 복수 개의 식생지수를 대상으로 특정 지역의 식물에 대한 상관 관계를 분석하고, 분석 결과를 토대로 식물의 종류, 군집의 공간적 분포 유형, 생육 주기의 변화, 식물 생장의 생리와 행태적 변화 등에 대한 정보를 추출함으로써 해당 지역의 기후, 토양, 지질, 지리적 특성을 파악하는 데이터로 활용하도록 한다. The
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치 내 광학계를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치 내 광학계를 도시한 도면이다.2 is a view showing an optical system in the apparatus for detecting vegetation index using a multi-spectral image according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a second embodiment of the present invention. It is a diagram showing my optical system.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광학계(120)는 제1 렌즈(210), 제2 렌즈(220), 프리즘(230), 파장 대역별 이미지 센서(240a, 240b 및 240c)를 포함한다.2 and 3 , the
제1 렌즈(210)는 타겟 대상에 대한 광을 특정 위치로 포커싱하고, 제2 렌즈(220)는 제1 렌즈(210)와 프리즘(230)의 사이에 배치되어, 제1 렌즈(210)를 통해 집광된 광이 프리즘(230)으로 모두 온전히 입사할 수 있도록 한다. 제2 렌즈(220)는 분산되는 광을 평행광으로 변이시키는 콜리메이터로 구현될 수도 있으며, 특정 초점으로 집광하는 렌즈로 구현될 수도 있다. 제2 렌즈(220)는 광의 분산을 방지하여 프리즘(230)으로 모든 광이 입사할 수 있도록 한다.The
프리즘(230)은 파장대역 별로 광을 분리하는 것으로서, 각 표면에 다이크로익 필터(Dichroic Filter)를 갖는 복수의 반사면을 포함하여, 프리즘(230)으로의 입사광이 각 반사면을 지날 때마다 특정 파장대역의 광이 특정 방향으로 반사되도록 한다. 프리즘(230)의 구체적인 구조와 동작은 도 4 또는 5를 참조하여 설명하기로 한다. 이때, 프리즘은 필립스 프리즘(230)이나 크로스 다이크로익 프리즘(231)과 같은 프리즘 구조를 사용하고 있지만, 파장 대역별로 신호를 분리할 수 있는 다양한 광분리 매체를 사용할 수도 있다. The
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 모듈 내 프리즘의 구성을 도시한 도면이다.4 is a view showing the configuration of a prism in the optical module according to the first embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 프리즘(230)은 광이 입사되는 방향을 기준으로 서로 상이한 각도로 배치된 복수의 반사면(310 내지 330)을 포함한다. 각각의 반사면(310 내지 330)은 서로 상이한 파장대역을 반사시키고, 하나의 반사면 내에서도 영역 별로 서로 상이한 파장대역을 반사시킨다.Referring to FIG. 4 , the
반사면(310)은 제2 렌즈(220)를 통과한 광 중 제1 파장대역의 광을 기 설정된 각도로 반사시킨다. 반사면(310)은 표면에 제1 파장대역의 광만을 반사시키는 다이크로익 필터를 포함하여, 입사되는 광 중 제1 파장대역의 광만을 기 설정된 각도로 반사시킨다. 광이 반사면(310)을 거쳐 반사되는 각도의 끝으로는 제4 이미지 센서(240d)가 배치되어 있어 해당 파장대역의 광량을 센싱하여 전기적인 영상 신호로 변환하여 출력한다.The
반사면(320)은 반사면(310)을 통과한 광 중 제2 파장대역과 제3 파장대역의 광을 각각 반사시킨다. 반사면(310)과 달리, 반사면(320)은 영역에 따라 서로 상이한 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 각각 포함한다. 반사면(310)을 통과한 광이 입사하는 영역인 반사면(320)의 하단부는 제2 파장대역의 광만을 반사시켜, 제1 이미지 센서(240a)가 방출광 중 제2 파장대역의 광량을 센싱하여 전기적인 영상 신호로 변환할 수 있도록 한다. 또한, 반사면(320)의 상단부는 반사면(330)이 반사시킬 파장대역, 제3 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 포함하여 반사면(330)으로부터 반사된 제3 파장대역의 광이 재반사되어 제2 이미지 센서(240b)로 입사될 수 있도록 한다. The
반사면들이 형성된 구조상, 각 반사면으로부터 반사된 광이 모두 직접 각 센서로 입사되기는 어렵다. 따라서 특정 반사면은 자신이 반사하고자 하는 파장대역의 광을 반사시키기 위한 다이크로익 필터와, 다른 반사면에서 반사시킨 광을 센서의 방향으로 재반사시키기 위한 다이크로익 필터를 모두 구비해야만 한다. 반사면(320)은 (자신이 반사시키기 위한) 제2 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터와 (반사면(330)이 반사시키는) 제3 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 영역에 따라 분리하여 표면에 모두 포함한다. Due to the structure in which the reflective surfaces are formed, it is difficult for all of the light reflected from each reflective surface to be directly incident on each sensor. Therefore, a specific reflective surface must include both a dichroic filter for reflecting light of a wavelength band to be reflected and a dichroic filter for re-reflecting light reflected from another reflective surface in the direction of the sensor. The
도 4에는 반사면(320)의 하단부가 제2 파장대역의 광을, 상단부가 제3 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 영역의 위치는 경우에 따라 가변될 수 있다.4 shows that the lower end of the
반사면(330)은 반사면(320)을 통과한 광 중 제3 파장대역의 광을 반사시킨다. 반사면(330)은 제3 파장대역의 광만을 반사시키는 다이크로익 필터를 포함하여, 반사면(310)과 반사면(320)을 통과한 광 중 제3 파장대역의 광만을 반사시킨다. 반사면들의 구조상 반사면(330)이 직접 제3 파장대역의 광을 센싱하는 센서(240b)로 반사시키기는 곤란하기 때문에, 반사면(330)은 제3 파장대역의 광을 반사면(320)의 특정 영역으로 반사시킴으로써, 제3 파장대역의 광이 반사면(320)을 거쳐 제4 이미지 센서(240b)로 입사하도록 한다.The
각 반사면(310 내지 330)은 각 파장대역의 광을 반사시키기 때문에, 최종적으로 제4 파장대역의 광만이 반사면(330)을 통과하게 된다. 반사면(330)을 통과한 제4 파장대역의 광은 제3 이미지 센서(240c)가 센싱한다.Since each of the
여기서, 제1 내지 제4 파장대역은 각각 근적외선 파장대역, 적색 파장대역, 녹색 파장대역 및 청색 파장대역 중 서로 다른 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, each of the first to fourth wavelength bands may be any one of a near-infrared wavelength band, a red wavelength band, a green wavelength band, and a blue wavelength band, but is not limited thereto.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 모듈 내 프리즘의 구성을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a configuration of a prism in an optical module according to a second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 프리즘(230)은 광이 입사되는 방향을 기준으로 서로 상이한 각도로 배치된 복수의 반사면(410 및 420)을 포함한다. 각각의 반사면(410 및 420)은 서로 상이한 파장대역을 반사시키고, 하나의 반사면 내에서도 영역 별로 서로 상이한 파장대역을 반사시킨다.Referring to FIG. 5 , the
반사면(410)은 제1 파장대역의 광과 제2 파장대역의 광을 각각 반사시킨다. 반사면(410)도 반사면(320)과 마찬가지로, 영역에 따라 서로 상이한 파장대역의 광을 반사시킨다. 먼저, 반사면(410)은 하단부 표면에 제1 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 포함하여, 제2 렌즈(220)를 거쳐 입사하는 광 중 제1 파장대역의 광을 기 설정된 각도로 반사시킨다. 반사면(410)으로부터 반사된 제1 파장대역의 광은 제3 이미지 센서(240c)로 입사된다. 한편, 반사면(410)은 상단부 표면에 반사면(420)으로부터 반사된 광을 재반사시키는 다이크로익 필터를 포함하여, 반사면(420)으로부터 반사된 제2 파장대역의 광을 제1 이미지 센서(240a)로 재반사시킨다. 이에 따라, 반사면(420)으로부터 반사된 제2 파장대역의 광이 제1 이미지 센서(240a)로 입사할 수 있다. 마찬가지로, 도 5에는 반사면(410)의 하단부가 제1 파장대역의 광을, 상단부가 제2 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 영역의 위치는 경우에 따라 가변될 수 있다.The
반사면(420)은 반사면(410)을 통과한 광 중 제2 파장대역의 광만을 반사시킨다. 반사면(420)은 제2 파장대역의 광을 반사시키는 다이크로익 필터를 표면에 포함하여, 반사면(410)을 통과한 광 중 제2 파장대역의 광만을 반사시킨다. 반사면(420)에 의해 반사된 제2 파장대역의 광은 반사면(410)으로부터 재반사되어 제1 이미지 센서(240a)로 입사한다.The
반사면(420)을 통과한 제3 파장대역의 광은 제2 이미지 센서(240b)로 입사한다. 반사면(410)과 반사면(420)을 거치며, 제3 파장대역의 광만이 반사면(420)을 통과하게 된다. 프리즘(230)은 별도의 반사면을 추가로 구비하지 않으며, 반사면(420)을 통과한 광이 직접적으로 제4 이미지 센서(240b)로 입사되도록 한다.The light of the third wavelength band passing through the
도 4에서의 경우와 마찬가지로, 제1 내지 제3 파장대역은 각각 적색 파장대역, 녹색 파장대역 및 청색 파장대역 중 서로 다른 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.As in the case of FIG. 4 , each of the first to third wavelength bands may be any one of a red wavelength band, a green wavelength band, and a blue wavelength band, but is not limited thereto.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 프리즘은 특정 순서로 배치된 반사면이 특정 파장대역을 반사시키는 것으로 편의상 설명하였으나, 프리즘(230) 내 반사면들이 서로 상이한 파장대역의 광을 반사시키는 것이라면 배치된 순서에 따라 반사시키는 파장대역은 도 4 및 5를 참조하여 설명한 것과는 달라져도 무방하다.The prisms described with reference to FIGS. 4 and 5 have been described for convenience in that the reflective surfaces arranged in a specific order reflect a specific wavelength band, but if the reflective surfaces in the
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 내지 제4 이미지 센서(240a 내지 240c 또는 240a 내지 240d)는 프리즘(230)으로부터 다양한 방향으로 반사되는 각 파장대역의 광을 수광하고 센싱하여 전기적인 영상 신호로 변환하여 출력한다. 각 이미지 센서는 프리즘 내 각 반사면이 각 파장대역의 광을 반사시키는 방향으로 배치되어, 프리즘을 거치며 분리된 각 파장대역의 광들을 각각 센싱하여 전기적인 이미지 신호로 변환하여 이미지 처리 모듈(140)로 전달한다.Referring back to FIGS. 2 and 3 , the first to
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이며, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치의 구성을 설명하는 도면이다. 6 is a view for explaining the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a first embodiment of the present invention, Figure 7 is a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a second embodiment of the present invention 8 is a view for explaining the configuration of a vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image according to a third embodiment of the present invention, and FIG. It is a diagram explaining the configuration of a vegetation index detection device using a spectral image.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 일사량 측정 모듈(120)은 적어도 1개 이상의 실리콘 포토다이오드(121)와 필터(122)를 포함하고, 실리콘 포토다이오드(121)와 필터(122)를 통해 일사량을 측정하여 측정된 일사량 값을 이미지 처리 모듈(140)에 제공한다. 6 to 9 , the solar
실리콘 포토다이오드(121)는 수광감도에 강한 파장 의존성이 있고, 가시광선에서부터 파장 1㎛까지의 광검출에 적합하다. 필터(122)는 설정된 파장 대역의 광을 투과시킨다. The
일사량 측정 모듈(120)은 제1 파장 대역에서 제3 파장 대역을 모두 포함할 수 있는 전체 파장 대역에 대한 일사량을 검출하여 제공할 수 있고, 각 파장 대역별로 태양광의 일사량을 검출하여 제공할 수 있다.The
즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 일사량 측정 모듈(120)이 1개의 실리콘 포토다이오드(121)와 필터(122)로 이루어진 경우에, 제1 파장 대역에서 제3 파장 대역의 전체 파장 대역에 대한 일사량을 검출한다. 필립스 프리즘(230)이나 크로스 다이크로익 프리즘(231)을 사용하는 광학 모듈(110)은 일사량에 따라 노출값이 조정되어 타겟 대상에 대한 영상 신호를 파장 대역별로 분리하여 이미지 처리 모듈(140)에 제공한다. That is, as shown in FIGS. 6 and 7 , when the
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 일사량 측정 모듈(120)은 제1 파장 대역(λ1)의 일사량을 측정하기 위한 제1 실리콘 포토다이오드(121a)와 필터(122a), 제2 파장 대역(λ2)의 일사량을 측정하기 위한 제2 실리콘 포토다이오드(121b)와 필터(122b), 제3 파장 대역(3)의 일사량을 측정하기 위한 제3 실리콘 포토다이오드(121c)와 필터(122c)로 이루어진다. 8 and 9, the solar
일사량 측정 모듈(120)은 측정된 일사량 값을 이미지 처리 모듈(140)에 제공하고, 필립스 프리즘(230)이나 크로스 다이크로익 프리즘(231)을 사용하는 광학 모듈(110)은 일사량에 따라 노출값이 조정되어 타겟 대상에 대한 영상 신호를 파장 대역별로 분리하여 이미지 처리 모듈(140)에 제공한다. 이미지 처리 모듈(140)은 일사량 값에 따라 다중 분광 영상의 보정을 수행할 수 있다. 따라서, 이미지 처리 모듈(140)은 일사량 측정 모듈(120)을 통해 전송받은 일사량 값에 따라 파장 대역별 이미지 센서의 노출값을 보정하고, 보정된 노출값이 적용된 이미지 센서로부터 동시에 촬영된 파장 대역별 영상 신호를 수신하여 저장한다. The
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 방법을 설명하는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a method for detecting a vegetation index using a multi-spectral image according to a first embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 이미지 처리 모듈(140)은 타겟 대상에 대한 영상 촬영 명령을 전송하면(S11), 각 파장 대역의 이미지 센서(240a, 240b, 240c)는 인에이블(Enable) 상태가 된다(S12).Referring to FIG. 10 , when the
일사량 측정 모듈(120)은 태양광이 입사되면 제1 파장 대역, 제2 파장 대역 및 제3 파장 대역에 대한 일사량을 감지하여 각 파장 대역별 일사량 값을 출력한다(S13, S14).When sunlight is incident, the solar
제1 파장 대역의 일사량 값에 따라 제1 파장 대역의 이미지 센서(240a)의 노출값이 조정되고, 제2 파장 대역의 일사량 값에 따라 제2 파장 대역의 이미지 센서(240b)의 노출값이 조정되며, 제3 파장 대역의 일사량 값에 따라 제3 파장 대역의 이미지 센서(240c)의 노출값이 조정된다(S15).The exposure value of the
각 파장 대역의 이미지 센서(240a, 240b, 240c)의 노출값이 보정된 후, 이미지 센서(240a, 240b, 240c)는 보정된 노출값을 이용하여 타겟 대상에 대한 영상을 촬영하여 각 파장 대역별 원시 영상 신호를 이미지 처리 모듈(140)로 전송한다(S16).After the exposure values of the
이미지 처리 모듈(140)은 제1 파장 대역의 원시 영상 신호, 제2 파장 대역의 원시 영상 신호 및 제3 파장 대역의 원시 영상 신호를 저장하고, 각 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 계산된 보정값에 따라 보정된 픽셀 데이터를 저장한다(S17, S18). 이때, 픽셀간 보정값은 영상의 픽셀 값의 평균 밝기를 이용하여 계산하거나, 상하좌우로 인접한 픽셀값의 평균 값으로 계산하는 방식 등 다양한 픽셀 보정 방식이 적용될 수 있다. The
이미지 처리 모듈(140)은 파장 대역별 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 생성하여 검출 모듈(150)에 제공한다(S19, S20). 따라서, 검출 모듈(150)은 다중 분광 영상을 이용하여 식생 지수를 검출하고, 검출된 식생 지수를 통해 특정 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링할 수 있다. The
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 방법을 설명하는 순서도이다. 11 is a flowchart illustrating a method for detecting a vegetation index using a multi-spectral image according to a second embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 이미지 처리 모듈(140)은 타겟 대상에 대한 영상 촬영 명령을 전송하면(S21), 각 파장 대역의 이미지 센서(240a, 240b, 240c)는 인에이블(Enable) 상태가 된다(S22).11, when the
일사량 측정 모듈(120)은 태양광이 입사되면 제1 파장 대역, 제2 파장 대역 및 제3 파장 대역을 모두 포함한 일정한 파장 대역에 대한 일사량을 감지하여 일사량 값을 출력한다(S23, S24).When sunlight is incident on the solar
노출 보정 모듈(130)은 일사량 값에 기초하여 제1 파장 대역의 이미지 센서(240a)의 노출값, 제2 파장 대역의 이미지 센서(240b)의 노출값, 제3 파장 대역의 이미지 센서(240c)의 노출값을 각각 조정한다(S25).The
각 파장 대역의 이미지 센서(240a, 240b, 240c)의 노출값이 보정된 후, 이미지 센서(240a, 240b, 240c)는 보정된 노출값을 이용하여 타겟 대상에 대한 영상을 촬영하여 각 파장 대역별 원시 영상 신호를 이미지 처리 모듈(140)로 전송한다(S26).After the exposure values of the
이미지 처리 모듈(140)은 도 10의 S17~S20 단계와 동일하게 각 파장 대역별 영상 신호를 이용하여 다중 분광 영상을 검출 모듈(150)에 제공하고, 검출 모듈(150)은 다중 분광 영상을 이용하여 식생 지수를 검출함으로써 특정 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링할 수 있다(S27~S30). The
한편 도 10의 단계 S11 내지 S20과, 도 11의 단계 S21 및 S30은 본 발명의 구현예에 따라서 추가적인 단계들로 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계간의 순서가 변경될 수도 있다.Meanwhile, steps S11 to S20 of FIG. 10 and steps S21 and S30 of FIG. 11 may be divided into additional steps or combined into fewer steps according to an embodiment of the present invention. In addition, some steps may be omitted if necessary, and the order between the steps may be changed.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.The method for detecting vegetation index using a multi-spectral image according to an embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as a program module executed by a computer. Such recording media includes computer-readable media, and computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer, and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. Computer readable media also includes computer storage media, which include volatile and nonvolatile embodied in any method or technology for storage of information, such as computer readable instructions, data structures, program modules, or other data. , including both removable and non-removable media.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
100 : 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치
110 : 광학 모듈
120 : 일사량 측정 모듈
130 : 노출 보정 모듈
140 : 이미지 처리 모듈
150 : 검출 모듈100: Vegetation index detection device using multi-spectral image
110: optical module
120: solar radiation measurement module
130: exposure compensation module
140: image processing module
150: detection module
Claims (8)
외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 일사량 값을 제공하는 일사량 측정 모듈;
상기 일사량 값에 기초하여 상기 복수의 파장 대역별 이미지 센서들의 노출 값을 조정하는 노출 보정 모듈;
상기 보정된 노출값이 적용된 상기 복수의 파장 대역별 이미지 센서들을 통해 복수의 파장 대역들의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 이미지 처리 모듈; 및
상기 다중 분광 영상의 복수의 파장 대역들 각각의 파장 대역의 특성들을 이용하여 복수의 식생지수(Vegetation Index)들을 산출하고, 상기 산출된 복수의 식생 지수들을 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 검출 모듈;을 포함하며,
상기 복수의 파장 대역들은 가시광선 파장 대역, 근적외선과 중적외선을 포함하는 적외선 파장 대역 및 자외선 파장 대역을 포함하며,
상기 복수의 식생 지수들은,
상기 근적외선 및 상기 가시광선 파장 대역에 기반하는 정규식생지수;
상기 근적외선 및 중적외선 파장 대역에 기반하는 적외선 지수 및 수분 스트레스 지수;
상기 근적외선 및 상기 가시광선 파장 대역 및 지역에 따라 설정된 제1지역값에 기반하는 토양보정 식생지수;
분자 산란량, 오존 흡수량 및 제2지역값에 기반하는 토양대기보정 식생지수; 및
실험적으로 설정된 값에 기반하는 개량식생지수;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생지수 검출 장치.an optical module that separates light entering through one or more lenses into image signals of a plurality of wavelength bands using image sensors for each wavelength band;
a solar radiation measurement module that measures the intensity of sunlight incident from the outside and provides a solar radiation value;
an exposure compensation module for adjusting exposure values of the image sensors for each wavelength band based on the insolation value;
When an image signal of a plurality of wavelength bands is input through the image sensors for each wavelength band to which the corrected exposure value is applied, an inter-pixel correction value of an image of each wavelength band is calculated, and the correction is performed using the calculated correction value. an image processing module for storing the pixel data and then synthesizing the pixel data to provide a multi-spectral image; and
A plurality of vegetation indices are calculated using the characteristics of each wavelength band of the plurality of wavelength bands of the multi-spectral image, and the type and growth of vegetation for a corresponding area using the calculated plurality of vegetation indices. A detection module for monitoring the physical state; includes,
The plurality of wavelength bands include a visible ray wavelength band, an infrared wavelength band including near-infrared and mid-infrared rays, and an ultraviolet wavelength band,
The plurality of vegetation indices are,
a regular expression index based on the near-infrared and visible wavelength bands;
an infrared index and moisture stress index based on the near-infrared and mid-infrared wavelength bands;
a soil correction vegetation index based on a first regional value set according to the near-infrared and visible light wavelength bands and regions;
Soil Atmospheric Corrected Vegetation Index based on molecular scattering amount, ozone absorption amount, and the second regional value; and
Vegetation index detection apparatus using multi-spectral image, characterized in that it includes; improved vegetation index based on experimentally set values.
상기 일사량 측정 모듈은,
적어도 하나 이상의 포토다이오드와 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치. According to claim 1,
The solar radiation measurement module,
Vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image, characterized in that it includes at least one photodiode and a filter.
광학 모듈은,
단일 화각으로 입사되는 타겟 대상의 영상에 대한 광을 기 설정된 위치로 집광하는 렌즈부;
상기 렌즈부를 통과한 광이 입사되는 방향을 기준으로 서로 상이한 각도로 배치되고, 서로 상이한 파장 대역의 광을 반사시키는 복수의 반사면을 포함하여, 파장 대역별로 광을 분리하는 프리즘;
상기 프리즘의 각 반사면을 통과한 각 파장 대역의 광을 전기적인 영상 신호로 변환하여 출력하는 파장 대역별 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치. According to claim 1,
The optical module is
a lens unit for condensing light on an image of a target target incident at a single angle of view to a preset position;
a prism arranged at different angles based on a direction in which the light passing through the lens unit is incident, and including a plurality of reflective surfaces for reflecting light of different wavelength bands to separate light for each wavelength band;
Vegetation index detection apparatus using a multi-spectral image, characterized in that it includes an image sensor for each wavelength band that converts the light of each wavelength band passing through each reflective surface of the prism into an electrical image signal and outputs it.
상기 프리즘은, 각 반사면에서 상기 가시광선 파장 대역, 상기 근적외선 파장 대역, 상기 중적외선 파장 대역 및 상기 자외선 파장 대역 중 서로 다른 어느 하나의 파장 대역의 광을 기설정된 각도로 각각 반사시키고,
상기 파장 대역별 이미지 센서는, 상기 프리즘의 각 반사면을 거쳐 반사되는 각도의 끝단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 장치. 4. The method of claim 3,
The prism reflects light of any one wavelength band different from the visible light wavelength band, the near-infrared wavelength band, the mid-infrared wavelength band, and the ultraviolet wavelength band at a predetermined angle on each reflective surface,
The image sensor for each wavelength band is a vegetation index detection device using a multi-spectral image, characterized in that it is disposed at the end of the angle reflected through each reflective surface of the prism.
a) 상기 광학 모듈 내 복수의 파장 대역별 이미지 센서들을 통해 타겟 대상에 대한 영상 신호를 복수의 파장 대역들의 영상 신호로 분리하는 단계;
b) 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 상기 파장 대역별로 일사량 값을 제공하는 단계;
c) 상기 파장 대역별 일사량 값에 기초하여 상기 복수의 파장 대역별 이미지 센서들의 노출 값을 조정하는 단계;
d) 상기 조정된 노출값이 적용된 상기 복수의 파장 대역별 이미지 센서들을 통해 복수의 파장 대역들의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 단계; 및
e) 상기 다중 분광 영상의 복수의 파장 대역들 각각의 파장 대역의 특성들을 이용하여 복수의 식생지수(Vegetation Index)들을 산출하고, 상기 산출된 복수의 식생 지수들을 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 단계;를 포함하며,
상기 복수의 파장 대역들은 가시광선 파장 대역, 근적외선과 중적외선을 포함하는 적외선 파장 대역 및 자외선 파장 대역을 포함하며,
상기 복수의 식생 지수들은,
상기 근적외선 및 상기 가시광선 파장 대역에 기반하는 정규식생지수;
상기 근적외선 및 중적외선 파장 대역에 기반하는 적외선 지수 및 수분 스트레스 지수;
상기 근적외선 및 상기 가시광선 파장 대역 및 지역에 따라 설정된 제1지역값에 기반하는 토양보정 식생지수;
분자 산란량, 오존 흡수량 및 제2지역값에 기반하는 토양대기보정 식생지수; 및
실험적으로 설정된 값에 기반하는 개량식생지수;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법.In the method of detecting a vegetation index through an optical module for obtaining a multi-spectral image,
a) separating an image signal of a target object into image signals of a plurality of wavelength bands through a plurality of image sensors for each wavelength band in the optical module;
b) providing an insolation value for each wavelength band by measuring the intensity of sunlight incident from the outside;
c) adjusting exposure values of the image sensors for each wavelength band based on the insolation values for each wavelength band;
d) When an image signal of a plurality of wavelength bands is input through the image sensors for each wavelength band to which the adjusted exposure value is applied, an inter-pixel correction value of an image of each wavelength band is calculated, and the calculated correction value is used providing a multi-spectral image by synthesizing the pixel data after storing the corrected pixel data; and
e) Calculate a plurality of Vegetation Indexes using the characteristics of each of the wavelength bands of the plurality of wavelength bands of the multi-spectral image, and the type of vegetation for the corresponding area using the calculated plurality of vegetation indices and monitoring the biophysical state;
The plurality of wavelength bands include a visible ray wavelength band, an infrared wavelength band including near infrared and mid-infrared and an ultraviolet wavelength band,
The plurality of vegetation indices are,
a regular expression index based on the near-infrared and visible wavelength bands;
an infrared index and moisture stress index based on the near-infrared and mid-infrared wavelength bands;
a soil correction vegetation index based on a first regional value set according to the near-infrared and visible light wavelength bands and regions;
Soil Atmospheric Corrected Vegetation Index based on molecular scattering amount, ozone absorption amount, and the second regional value; and
A vegetation index detection method using a multi-spectral image, comprising: an improved vegetation index based on an experimentally set value.
상기 a) 단계는 상기 파장 대역별 이미지 센서가 상기 가시광선 파장 대역, 상기 근적외선 파장 대역, 상기 중적외선 파장 대역 및 상기 자외선 파장 대역 중 서로 다른 어느 하나의 파장 대역의 영상 신호를 각각 분리하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법.6. The method of claim 5,
In step a), the image sensor for each wavelength band separates the image signals of different one of the visible ray wavelength band, the near infrared wavelength band, the mid-infrared wavelength band, and the ultraviolet wavelength band, respectively. Vegetation index detection method using multi-spectral images.
a) 상기 광학 모듈 내 복수의 파장 대역별 이미지 센서들을 통해 타겟 대상에 대한 영상 신호를 복수의 파장 대역들의 영상신호로 분리하는 단계;
b) 외부로부터 입사되는 태양광의 세기를 측정하여 기설정된 파장 대역의 일사량 값을 제공하는 단계;
c) 상기 기설정된 파장 대역의 일사량 값에 기초하여 상기 복수의 파장 대역별 이미지 센서들의 노출 값을 조정하는 단계;
d) 상기 조정된 노출값이 적용된 상기 복수의 파장 대역별 이미지 센서들을 통해 복수의 파장 대역들의 영상 신호가 입력되면, 각 파장 대역의 영상의 픽셀간 보정값을 계산하고, 상기 계산된 보정값을 이용하여 보정된 픽셀 데이터를 저장한 후 상기 픽셀 데이터를 이미지 합성하여 다중 분광 영상을 제공하는 단계; 및
e) 상기 다중 분광 영상의 복수의 파장 대역들 각각의 파장 대역의 특성들을 이용하여 복수의 식생지수(Vegetation Index)들을 산출하고, 상기 산출된 복수의 식생 지수들을 이용하여 해당 지역에 대한 식생의 종류와 생물리적 상태를 모니터링하는 단계;를 포함하며,
상기 복수의 파장 대역들은 가시광선 파장 대역, 근적외선과 중적외선을 포함하는 적외선 파장 대역 및 자외선 파장 대역을 포함하며,
상기 복수의 식생 지수들은,
상기 근적외선 및 상기 가시광선 파장 대역에 기반하는 정규식생지수;
상기 근적외선 및 중적외선 파장 대역에 기반하는 적외선 지수 및 수분 스트레스 지수;
상기 근적외선 및 상기 가시광선 파장 대역 및 지역에 따라 설정된 제1지역값에 기반하는 토양보정 식생지수;
분자 산란량, 오존 흡수량 및 제2지역값에 기반하는 토양대기보정 식생지수; 및
실험적으로 설정된 값에 기반하는 개량식생지수;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법.In the method of detecting a vegetation index through an optical module for obtaining a multi-spectral image,
a) separating an image signal of a target object into image signals of a plurality of wavelength bands through a plurality of image sensors for each wavelength band in the optical module;
b) providing an insolation value of a preset wavelength band by measuring the intensity of sunlight incident from the outside;
c) adjusting exposure values of the image sensors for each wavelength band based on the insolation value of the preset wavelength band;
d) When an image signal of a plurality of wavelength bands is input through the image sensors for each wavelength band to which the adjusted exposure value is applied, an inter-pixel correction value of an image of each wavelength band is calculated, and the calculated correction value is used providing a multi-spectral image by synthesizing the pixel data after storing the corrected pixel data; and
e) Calculate a plurality of Vegetation Indexes using the characteristics of each of the wavelength bands of the plurality of wavelength bands of the multi-spectral image, and the type of vegetation for the corresponding area using the calculated plurality of vegetation indices and monitoring the biophysical state;
The plurality of wavelength bands include a visible ray wavelength band, an infrared wavelength band including near-infrared and mid-infrared rays, and an ultraviolet wavelength band,
The plurality of vegetation indices are,
a regular expression index based on the near-infrared and visible wavelength bands;
an infrared index and moisture stress index based on the near-infrared and mid-infrared wavelength bands;
a soil correction vegetation index based on a first local value set according to the near-infrared and visible light wavelength bands and regions;
Soil Atmospheric Corrected Vegetation Index based on molecular scattering amount, ozone absorption amount, and second regional value; and
A vegetation index detection method using a multi-spectral image, comprising: an improved vegetation index based on an experimentally set value.
상기 a) 단계는 상기 파장 대역별 이미지 센서가 상기 근적외선 파장 대역, 적색 파장 대역, 녹색 파장 대역 및 청색 파장 대역 중 서로 다른 어느 하나의 파장 대역의 영상 신호를 각각 분리하고,
상기 b) 단계는 상기 파장 대역별 이미지 센서의 모든 파장 대역을 포함하는 파장 대역의 일사량 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 다중 분광 영상을 이용한 식생 지수 검출 방법.8. The method of claim 7,
In step a), the image sensor for each wavelength band separates the image signal of any one wavelength band different from each other among the near-infrared wavelength band, the red wavelength band, the green wavelength band, and the blue wavelength band,
The step b) is a vegetation index detection method using a multi-spectral image, characterized in that measuring the insolation value of the wavelength band including all wavelength bands of the image sensor for each wavelength band.
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