KR102496860B1 - Method and devices for measuring the crop of tomato - Google Patents
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Abstract
본 출원은 작물의 출하량 측정장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치는, 작물 영상을 수집하는 영상 수집부; 및 상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 상기 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 작물의 수량을 측정하는 출하량 측정부를 포함한다. 본 출원의 실시 예에 따른 출하량 측정 장치는 출하 가능한 작물의 수량을 정확하게 측정할 수 있다.This application relates to a device for measuring the yield of crops. An apparatus for measuring crop shipments according to an embodiment of the present invention includes an image collection unit for collecting crop images; and a shipment measurement unit for detecting a plurality of crop objects from the crop image and measuring a quantity of crops that can be shipped based on detection accuracy and maturity of each of the plurality of crop objects. The shipment measurement device according to the embodiment of the present application can accurately measure the quantity of crops that can be shipped.
Description
본 출원은 작물의 출하량 측정장치에 관한 것이다.This application relates to a device for measuring the yield of crops.
최근 들어, 전자 기술의 발달과 함께 영상 장치를 이용한 과수의 생산량 예측 시스템이 개발되고 있다. 생산량 예측 시스템은 영상 장치로부터 과수의 영상정보를 수집하고, 수집된 영상 정보를 분석함으로써, 과수의 생산량을 예측할 수 있다.Recently, along with the development of electronic technology, a fruit tree yield prediction system using an imaging device has been developed. The yield estimation system may predict the yield of fruit trees by collecting image information of fruit trees from an imaging device and analyzing the collected image information.
다만, 아직까지는 농작물, 과실 등에 대한 숙도, 출하량 등을 정확하고 정밀하게 예측할 수 있는 기법이 마땅히 개발되고 있지 않은 실정이다.However, a technique capable of accurately and precisely predicting ripeness and shipment of crops, fruits, etc. has not yet been developed.
본 출원의 목적은 출하 가능한 작물의 수량을 정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present application is to provide a device and method capable of accurately measuring the quantity of crops that can be shipped.
본 출원의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치는, 작물 영상을 수집하는 영상 수집부; 및 상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 상기 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 작물의 수량을 측정하는 출하량 측정부를 포함한다. An apparatus for measuring crop shipments according to an embodiment of the present application includes an image collection unit for collecting crop images; and a shipment measurement unit for detecting a plurality of crop objects from the crop image and measuring a quantity of crops that can be shipped based on detection accuracy and maturity of each of the plurality of crop objects.
일 실시예에 있어서, 상기 출하량 측정부는, 상기 출하량 측정부는, 상기 작물 영상을 수신하는 영상수신모듈; 상기 작물 영상으로부터 상기 복수의 작물 객체들을 검출하는 객체 검출 모듈; 상기 복수의 작물 객체 각각의 검출 정확도를 측정하는 검출 정확도 측정 모듈; 상기 복수의 작물 객체 중 상기 검출 정확도 측정 모듈에서 측정된 검출 정확도가 기설정된 객체 검출 임계값 이상인 작물 객체에 대한 숙도를 측정하는 숙도 측정 모듈; 및 상기 숙도 측정 모듈에서 측정된 숙도가 기설정된 객체 숙도 임계값 이상인 경우, 출하 가능한 작물 객체의 수량을 “1”만큼 증가시키는 출하량 측정 모듈을 포함한다.In one embodiment, the shipment measurement unit, the shipment measurement unit, an image receiving module for receiving the crop image; an object detection module detecting the plurality of crop objects from the crop image; a detection accuracy measurement module for measuring detection accuracy of each of the plurality of crop objects; a maturity measurement module for measuring the maturity of crop objects whose detection accuracy measured by the detection accuracy measurement module among the plurality of crop objects is greater than or equal to a predetermined object detection threshold value; and a yield measurement module that increases the quantity of crop objects that can be shipped by “1” when the maturity measured by the maturity measurement module is equal to or greater than a preset object maturity threshold.
일 실시예에 있어서, 상기 출하량 측정부는, 상기 객체 검출모듈에서 검출되지 않은 작물 객체들에 대해, 히트맵을 기초로 작물 객체를 추가로 검출하는 어텐션 모듈을 더 포함한다.In one embodiment, the shipment measurement unit further includes an attention module for additionally detecting crop objects based on a heat map for crop objects not detected by the object detection module.
일 실시예에 있어서, 상기 객체 검출 모듈은, 상기 수신된 작물 영상의 개별 이미지 프레임에서 상기 작물 객체의 유/무를 우선적으로 판단하고, 상기 작물 객체가 존재할 경우 상기 작물 객체의 이미지 위치를 표시한다.In one embodiment, the object detection module first determines the presence/absence of the crop object in each image frame of the received crop image, and displays the image position of the crop object if the crop object exists.
일 실시예에 있어서, 상기 객체 검출 모듈은, 인공지능 모듈을 활용하여 학습된 이미지와 상기 수신된 작물 영상을 비교하여 이미지 일치 여부를 판단하고, 상기 학습된 이미지 대비 합성곱이 높은 부분을 상기 작물 객체로 검출한다.In one embodiment, the object detection module compares a learned image using an artificial intelligence module and the received crop image to determine whether the image matches, and determines whether a convolutional product with the learned image is high is the crop object detected with
일 실시예에 있어서, 상기 숙도 측정 모듈은, 상기 작물 영상에서 상기 작물 객체의 이미지에 대해 HSV 칼라 값이 기설정된 값 이상 변화되는 부분을 경계로 하여 이미지를 추출하고, 상기 추출된 이미지에 대해서 상기 HSV 칼라 값의 분포 정도를 히스토그램으로 디스플레이 한다.In one embodiment, the maturity measurement module extracts an image with respect to a portion where an HSV color value of the image of the crop object changes by more than a preset value in the crop image as a boundary, and for the extracted image, the Displays the degree of distribution of HSV color values as a histogram.
일 실시예에 있어서, 상기 작물은 토마토인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the crop is characterized in that tomato.
일 실시예에 있어서, 상기 숙도 측정 모듈은, 상기 토마토의 숙도를 구분하기 위해 외관 상태에 따른 녹숙기, 변색기, 최색기, 도색기, 담적색기 및 완숙기로 구분한다.In one embodiment, the ripeness measurement module classifies the ripeness of the tomatoes into green ripening, discoloring, coloring, painting, light red, and mature stages according to the appearance state.
일 실시예에 있어서, 상기 출하량 측정 모듈은 상기 객체 검출 모듈과 상기 어텐션 모듈을 통하여 도출된 상기 작물을 대상으로 상기 숙도를 판정하고, 상기 판정된 데이터를 데이터베이스화 한다.In one embodiment, the yield measurement module determines the ripeness of the crops derived through the object detection module and the attention module, and stores the determined data in a database.
일 실시예에 있어서, 상기 작물은 토마토이고, 상기 출하량 측정 모듈은 상기 데이터베이스에서 수출 토마토의 경우 변색기, 내수 토마토의 경우 최색기에 해당되는 상기 토마토의 번호를 도출하고, 상기 번호를 기반으로 상기 영상 수집부의 위치를 계산하여 출하가능 토마토의 수량과 위치를 측정한다.In one embodiment, the crop is a tomato, and the shipment measurement module derives the number of the tomato corresponding to the color change period in the case of export tomatoes and the color change period in the case of domestic tomatoes from the database, and based on the number The location of the image collection unit is calculated to measure the number and location of tomatoes that can be shipped.
일 실시예에 있어서, 상기 히트맵을 통한 객체 검출값은 상기 작물 객체 주변의 평균값과 상기 작물 객체 검출값의 중간값이다.In one embodiment, the object detection value through the heat map is an average value around the crop object and a median value of the crop object detection value.
일 실시예에 있어서, 상기 영상 수집부는, 상기 작물 영상을 획득하는 영상 획득 모듈; 및 상기 작물 영상을 상기 출하량 측정부로 송신하는 영상 송신 모듈을 포함한다.In one embodiment, the image collection unit, an image acquisition module for acquiring the crop image; and an image transmission module for transmitting the crop image to the shipment measurement unit.
일 실시예에 있어서, 상기 영상 송신 모듈은, 라즈베리파이를 포함하고, 상기 라즈베리파이에서 생성되는 이미지 데이터를 상기 출하량 측정부로 송신한다.In one embodiment, the image transmission module includes a raspberry pi, and transmits image data generated by the raspberry pi to the shipment measurement unit.
일 실시예에 있어서, 작물 출하량 측정 장치는 상기 영상 수집부로부터 상기 출하량 측정부로 상기 작물 영상을 전송하는 영상 중계부를 더 포함한다.In one embodiment, the crop yield measuring device further includes an image relay unit for transmitting the crop image from the image collection unit to the yield measurement unit.
본 출원의 일 실시예에 따른 작물의 출하량 측정 과정에 있어서, 작물의 이미지데이터를 수신하는 단계; 상기 이미지데이터에서 복수의 작물 객체들을 검출하는 단계; 상기 복수의 작물 객체들 각각에 대해 검출 정확도를 측정하는 단계; 상기 복수의 작물 객체들 중 검출 정확도가 임계값 이상인 객체에 대하여, 작물 객체의 숙도를 측정하는 단계; 및 상기 작물 객체의 숙도가 임계값 이상인 경우에, 출하량을 1만큼 증가시키는 단계를 포함한다.In the process of measuring the yield of crops according to an embodiment of the present application, receiving image data of crops; detecting a plurality of crop objects from the image data; Measuring detection accuracy for each of the plurality of crop objects; Measuring maturity of crop objects with respect to objects whose detection accuracy is greater than or equal to a threshold value among the plurality of crop objects; and increasing the yield by 1 when the ripeness of the crop object is greater than or equal to a threshold value.
본 출원의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 시스템에 있어서, 작물 영상을 수집하는 적어도 하나의 영상 수집부; 상기 작물 영상에 기초하여, 작물의 출하량을 제공하는 출하량 측정부; 상기 영상 수집부로부터 상기 출하량 측정부로 상기 작물 영상을 전송하는 영상 중계부; 상기 출하량 측정부와 서로 통신이 가능한 서버; 및 상기 서버를 통해 상기 출하량 측정부와 통신이 가능한 사용자 단말기를 포함하고, 상기 출하량 측정부는, 상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 상기 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 작물의 수량을 측정한다.In the crop shipment measurement system according to an embodiment of the present application, at least one image collection unit for collecting crop images; Based on the image of the crop, a shipment amount measurement unit providing a shipment amount of the crop; an image relay unit transmitting the crop image from the image collection unit to the shipment measurement unit; a server capable of communicating with the shipment measurement unit; And a user terminal capable of communicating with the shipment measurement unit through the server, wherein the shipment measurement unit detects a plurality of crop objects from the crop image, and determines the detection accuracy and maturity of each of the plurality of crop objects. Based on this, the quantity of crops that can be shipped is measured.
본 출원의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치에 있어서, 작물 영상을 수신하는 영상수신모듈;In the crop shipment measurement device according to an embodiment of the present application, the image receiving module for receiving a crop image;
상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하는 객체 검출 모듈;an object detection module detecting a plurality of crop objects from the crop image;
상기 복수의 작물 객체들 각각의 검출 정확도를 측정하는 검출 정확도 측정 모듈;a detection accuracy measurement module for measuring detection accuracy of each of the plurality of crop objects;
상기 복수의 작물 객체들 중 상기 측정된 검출 정확도가 기설정된 객체 검출 임계값 이상인 작물 객체에 대하여 작물 객체의 숙도를 측정하는 숙도 측정 모듈; 및a ripeness measuring module for measuring the maturity of crop objects with respect to crop objects whose measured detection accuracy is greater than or equal to a preset object detection threshold value among the plurality of crop objects; and
상기 측정된 숙도가 기설정된 객체 숙도 임계값 이상인 경우, 출하 가능한 작물 객체의 수량을 “1”만큼 증가시키는 출하량 측정 모듈을 포함한다.When the measured maturity is equal to or greater than a preset object maturity threshold, a shipment amount measurement module that increases the number of crop objects that can be shipped by “1” is included.
본 출원의 실시 예에 따른 출하량 측정 장치는 출하 가능한 작물의 수량을 정확하게 측정할 수 있다.The shipment measurement device according to the embodiment of the present application can accurately measure the quantity of crops that can be shipped.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치의 영상 수집부에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치의 출하량 측정부에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 숙도 측정 모듈의 HSV 칼라 값을 통한 작물의 이미지 및 값의 분포를 히스토그램으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 출하량 측정부의 다른 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 어텐션(Attention)모듈의 히트맵(Heat map)을 통한 객체 검출을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정부의 또 다른 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정장치의 다른 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 토마토의 출하량 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 출하량 측정 시스템을 스마트 팜에 적용한 예를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring crop yield according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of the image collection unit of the crop yield measuring device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a shipment measurement unit of a crop shipment measurement device according to an embodiment of the present invention.
4 is a histogram showing the distribution of images and values of crops through HSV color values of a maturity measurement module according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating another embodiment of a shipment measurement unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram exemplarily illustrating object detection through a heat map of an attention module according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing another embodiment of a crop shipment measurement unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing another embodiment of a crop shipment measuring device according to an embodiment of the present invention.
9 is a flow chart showing a method for measuring the amount of shipment of tomatoes according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing an example of applying the shipment measurement system according to an embodiment of the present invention to a smart farm.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시(present disclosure)를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. Since the present disclosure can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the present disclosure to specific embodiments, and should be understood to include all changes and/or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the present disclosure. In connection with the description of the drawings, like reference numerals have been used for like elements.
본 개시 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as "include" or "may include" that may be used in this disclosure indicate the presence of the disclosed function, operation, or component, and do not limit one or more additional functions, operations, or components. In addition, in the present disclosure, terms such as “include” or “have” are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more It should be understood that the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
본 개시에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.Expressions such as “or” in this disclosure include any and all combinations of the words listed together. For example, "A or B" may include A, may include B, or may include both A and B.
본 개시 가운데 "제 1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들이 본 개시의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In the present disclosure, expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second,” may modify various elements of the present disclosure, but do not limit the elements. For example, the above expressions do not limit the order and/or importance of corresponding components. The above expressions may be used to distinguish one component from another. For example, the first user device and the second user device are both user devices and represent different user devices. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present disclosure.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms used in the present disclosure are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present disclosure. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present disclosure, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
도 1은 본 출원의 일 실시 예에 따른 작물 출하량 측정 장치(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of a crop
도 1을 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따른 작물 출하량 측정 장치(100)는 영상 수집부(110), 영상 중계부(130) 및 출하량 측정부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the crop
영상 수집부(110)는 작물의 영상을 수집한다. 예를 들어, 영상 수집부(110)는 온실에 설치될 수 있으며, 온실에서 재배하는 작물의 영상을 수집할 수 있다. 예를 들어, 영상 수집부(110)는 토마토를 재배하는 온실에 설치되어 토마토의 영상을 수집할 수 있다.The
영상 중계부(130)는 영상 수집부(110)에서 수집한 영상을 수신하고, 이를 출하량 측정부(150)로 전송한다. 예를 들어, 영상 중계부(130)는 영상 수집부(110)에서 수집한 토마토에 대한 영상을 수신하고, 이를 출하량 측정부(150)로 전송할 수 있다.The
여기서, 영상 중계부(130)는 무선 AP 통신을 통하여 중계 동작을 수행할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 영상 중계부(130)는 RF, Zigbee, 블루투스 등 무선 모듈 및 24핀, usb등을 이용한 유선모듈을 이용하여 중계 동작을 수행할 수도 있다.Here, the
출하량 측정부(150)는 영상 중계부(130)로부터 작물의 영상을 수신한다. 출하량 측정부(150)는 수신된 작물의 영상에 기초하여, 출하 가능한 작물의 수량을 측정할 수 있다.The
본 출원의 기술적 사상에 따른 실시 예에 있어서, 출하량 측정부(150)는 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 작물의 수량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 출하량 측정부(150)는 영상 중계부(130)로부터 수신된 토마토 영상으로부터 복수의 토마토 객체들을 검출할 수 있다. 이후, 출하량 측정부(150)는 복수의 토마토 객체들의 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 토마토의 수량을 측정할 수 있다. In an embodiment according to the technical idea of the present application, the
이와 같이, 본 출원의 실시 예에 따른 출하량 측정 장치(100)는 작물의 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 작물의 출하 가능 여부를 판별함으로써, 출하 가능한 작물의 수량을 정확하게 측정할 수 있다.In this way, the
도 2는 도 1의 작물 출하량 측정 장치(100)의 영상 수집부(110)를 좀 더 자세히 보여주는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing the
도 2를 참조하면, 본 출원의 일 실시 예에 따른 영상 수집부(110)는 영상 획득 모듈(111)과 영상 송신 모듈(112)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
영상 획득 모듈(111)은 작물의 재배 현장에 설치되어 일정 시간 또는 일정 조건에 따라 작물의 생육상황을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 예를 들면, 영상 획득 모듈(111)은 카메라 또는 영상 수집 로봇일 수 있으며, 토마토를 재배하는 온실에 설치되어 토마토의 생육상황을 촬영할 수 있다. 다른 예로, 영상 획득 모듈(111)은 이동하면서 작물 영상을 촬영하도록 구현될 수 있다. 즉, 영상 획득 모듈(111)은 레일 위에서 이동하도록 구현될 수 있으며, 해당 레일 위를 이동하면서 작물을 촬영하도록 구현될 수도 있다. 영상 송신 모듈(112)은 생성되는 작물의 영상 또는 이미지 데이터를 영상 중계부(130)로 송신할 수 있다. 예를 들면, 영상 송신 모듈(112)은 소형PC를 포함하고, 소형PC는 라즈베리파이(Raspberry Pi)일 수 있다. 여기서 소형PC(라즈베리파이(RaspberryPi)는 영상 획득 모듈(111)에서 획득한 토마토 영상을 기반으로 이미지 데이터를 생성하고, 생성된 이미지 데이터를 영상 중계부(130)로 송신할 수 있다.The
도 3은 도 1의 작물 출하량 측정 장치(100)의 출하량 측정부(150)를 좀 더 자세히 보여주는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram showing the
도 3을 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따른 출하량 측정부(150)는 영상 수신 모듈(151), 객체 검출 모듈(152), 검출 정확도 측정 모듈(153), 숙도 측정 모듈(154) 및 출하량 측정 모듈(155)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
영상 수신 모듈(151)은 영상 수집부(110)에서 전송된 영상을 영상 중계부(130)를 통하여 수신할 수 있다. 예를 들어, 영상 수신 모듈(151)은 영상 중계부(130)의 무선 AP모듈을 통하여 영상 수집부(110)에 장착된 소형PC와 동일 네트워크를 구성할 수 있다.The
예를 들어, 영상 수집부(110)에 장착된 소형PC는 생성되는 이미지 데이터에 순차적으로 통신 체크 데이터를 송신할 수 있다. 이 경우, 영상 수신 모듈(151)은 이미지 데이터와 통신 체크 데이터의 순서를 확인하여 데이터의 이상 유무를 판단할 수 있다. For example, the small PC mounted on the
객체 검출 모듈(152)은 작물의 영상(이미지 데이터)으로부터 작물 객체 를 검출할 수 있다.The
예를 들면, 객체 검출 모듈(152)은 영상 수신 모듈(151)에 수신된 토마토 영상의 개별 이미지 프레임에서 토마토의 존재 유무를 우선적으로 판단할 수 있다. 토마토가 존재할 경우, 객체 검출 모듈(152)은 토마토의 이미지 위치를 산출 표시할 수 있다. For example, the
다른 예로, 객체 검출 모듈(152)은 인공지능 모듈을 활용하여 학습된 이미지와 수신된 토마토 영상을 비교하여 이미지 일치 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 객체 검출 모듈(152)은 학습된 이미지 대비 합성곱이 높은 부분을 작물 객체로 검출할 수 있다.As another example, the
한편, 객체 검출 모듈(152)은 검출된 작물 객체의 수량을 카운트하여, 작물 객체의 전체 수량을 측정할 수도 있다.Meanwhile, the
검출 정확도 측정 모듈(153)은 객체 검출 모듈(152)에서 검출된 작물 객체에 대한 검출 정확도를 측정할 수 있다. 검출 정확도 측정 모듈(153)은 작물 객체의 검출 정확도가 기설정된 검출 정확도값 이상인 작물을 선별할 수 있다. 예를 들면, 검출 정확도 측정 모듈(153)은 객체 검출 모듈(152)에서 검출된 토마토 객체에 대한 검출 정확도를 측정하고, 토마토 객체의 검출 정확도가 기설정된 검출 정확도값 이상인 토마토를 선별할 수 있다.The detection
숙도 측정 모듈(154)은 검출 정확도 측정 모듈(153)에서 선별된 작물의 숙도를 측정할 수 있다.The
예를 들어, 숙도 측정 모듈(154)은 객체 검출 모듈(152)을 통하여 측정된 토마토에 대해서 HSV 칼라 값이 급격하게 변화되는 부분을 경계로 하여 이미지를 추출할 수 있다. 그리고, 숙도 측정 모듈(154)은 추출된 이미지에 대해서 HSV 칼라 값의 분포 정도를 히스토그램으로 표현할 수 있다. 이 후, 숙도 측정 모듈(154)은 토마토의 숙도를 구분하기 위해 외관 상태에 따른 6등급 (녹숙기, 변색기, 최색기, 도색기, 담적색기, 완숙기)으로 구분하여 HSV 칼라 값이 분포하는 비율을 계산하여 숙도를 판정할 수 있다.For example, the
예를 들면, 숙도 측정 모듈(154)은 이하의 표 1과 같이 작물의 숙도를 측정할 수 있다.For example, the
출하량 측정 모듈(155)은 숙도 측정 모듈(154)에서 측정된 작물의 숙도에 기초하여, 출하 가능한 작물의 수량을 측정할 수 있다. The
예를 들어, 출하량 측정 모듈(155)은 숙도 측정 모듈(154)에서 측정된 작물의 숙도가 기설정된 숙도값 이상이면 출하량 수치를 1만큼 증가시킬 수 있다. 출하량 측정 모듈(155)은 이 과정을 객체 검출 모듈(152)에서 측정된 작물의 객체 수량만큼 반복한 뒤, 출하량을 출력하고 종료할 수 있다. 예를 들면, 출하량 측정 모듈(155)은 숙도 측정 모듈(154)에서 측정된 토마토의 숙도가 기설정된 숙도값 이상이면 출하량 수치를 1만큼 증가시키고, 이 과정을 객체 검출 모듈(152)에서 측정된 토마토의 객체 수량만큼 반복한 뒤, 출하량의 수치를 조절하여 출력할 수 있다.For example, the
본 출원의 일 실시예에 따르면, 출하량 측정 모듈(155)은 숙도 측정 모듈(154)를 통하여 숙도를 판정하고, 판정된 데이터를 데이터베이스화(DB화)할 수 있다. 이 경우, 출하량 측정 모듈(155)은 데이터베이스(DB)에 수출 토마토의 경우 변색기, 내수 토마토의 경우 최색기에 해당되는 토마토의 번호를 도출할 수 있다. 여기서 도출된 번호를 기반으로, 출하량 측정 모듈(155)은 해당 토마토 영상이 촬용된 위치를 계산하여 출하가능 토마토의 수량과 위치를 측정할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the shipment
예를 들면, 출하량 측정 모듈(155)은 표 2와 같이 작물의 숙도값을 설정될 수 있다.For example, the
출하량 측정 모듈(155)은 표 2와 같이 설정된 숙도값 중, 도색기 이상의 토마토의 출하량을 측정하기 위해, 숙도값의 설정값을 4로 설정하여 토마토의 출하량을 측정할 수 있다.The shipping
다만, 이는 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음이 이해될 것이다.However, it will be understood that this is exemplary and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
상술한 바와 같이, 본 출원의 실시 예에 따른 출하량 측정 장치(100)는 작물의 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 작물의 출하 가능 여부를 판별할 수 있다. 따라서, 본 출원의 실시 예에 따른 출하량 측정 장치(100)는 출하 가능한 작물의 수량을 정확하게 측정할 수 있으며, 농업 분야에 효율적으로 사용될 수 있다.As described above, the
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 숙도 측정 모듈의 HSV 칼라 값을 통한 작물의 이미지 및 값의 분포를 히스토그램으로 나타낸 도면이다.4 is a histogram showing images of crops and distribution of values through HSV color values of a maturity measurement module according to an embodiment of the present application.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토마토의 담적색기에 해당하는 토마토 객체와 녹숙기에 해당하는 토마토의 객체를 디스플레이한 예시 도면을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4 , it is possible to see an exemplary diagram displaying a tomato object corresponding to a light red color period of tomatoes and a tomato object corresponding to a green ripening period according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 출원의 다른 실시 예에 따른 출하량 측정부(150_1)를 보여주는 블록도이다. 도 5의 출하량 측정부(150_1)는 도 3의 출하량 측정부(150)와 유사하다. 따라서, 동일하거나 유사한 구성요소는 동일하거나 유사한 참조번호를 사용하여 표기되었다. 또한, 간략한 설명을 위하여, 중복되는 설명은 이하 생략될 것이다.5 is a block diagram showing a shipment measurement unit 150_1 according to another embodiment of the present application. The shipment measurement unit 150_1 of FIG. 5 is similar to the
도 5를 참조하면, 본 출원의 일 실시 예에 따른 출하량 측정부(150_1)는 어텐션(Attention) 모듈(156)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the shipment measurement unit 150_1 according to an embodiment of the present application may further include an
어텐션 모듈(156)은 객체 검출 모듈(152)에서 우선적으로 검출된 작물 객체의 검출 정확도를 추가적으로 향상시키기 위한 모듈이다. 즉, 어텐션 모듈(156)은 검출되지 않은 객체들이 있는지 파악하고, 이를 추가로 검출하기 위한 모듈이다. The
예를 들어, 객체 검출 모듈(152)에서는 일치 강도가 높은(학습된 이미지 대비 합성곱이 높은 부분) 부분을 1차적으로 검출하고, 어텐션 모듈(156)은 검출 정확도를 높이기 위해 이미지의 히트맵을 통하여 추가적으로 객체를 검출할 수 있다. 이 경우, 이미지 히트맵은 학습된 이미지와 유사한 지점에 대해 일치도를 색깔로 표현하도록 구현될 수 있다. For example, the
이 경우, 토마토를 예를 들면, 검출 정확도는 주변 평균값과 토마토의 객체 검출값의 중간값으로 설정될 수 있다. 그 이유는, 영상을 통해 전달되는 이미지에는 토마토의 줄기, 잎, 열매 이외에 다른 이미지는 존재하지 않다고 해도 될 정도로 미비하기 때문이다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음이 이해될 것이다.In this case, taking tomato as an example, the detection accuracy may be set to a median value between the peripheral average value and the object detection value of tomato. The reason is that the images conveyed through the video are so incomplete that it can be said that there are no other images other than the stem, leaf, and fruit of the tomato. However, it will be understood that this is exemplary and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
검출 정확도 측정 모듈(153)은 객체 검출 모듈(152) 및 어텐션 모듈(156)에서 검출된 작물의 객체에 대해 해당 객체의 검출 정확도를 측정할 수 있다. 그리고, 검출 정확도 측정 모듈(153)은 작물 객체의 검출 정확도가 기설정된 검출 정확도값 이상인 작물을 선별할 수 있다. 예를 들면, 검출 정확도 측정 모듈(153)은 객체 검출 모듈(152) 및 어텐션 모듈(156)에서 검출된 토마토 객체에 대한 검출 정확도를 측정하고, 토마토 객체의 검출 정확도가 기설정된 검출 정확도값 이상인 토마토를 선별할 수 있다.The detection
숙도 측정 모듈(154)은 객체 검출 모듈(152) 및 어텐션 모듈(156)을 통하여 검출된 토마토에 대해서 HSV 칼라 값이 급격하게 변화되는 부분을 경계로 하여 이미지를 추출할 수 있다. 그리고, 숙도 측정 모듈(154)은 추출된 이미지에 대해서 HSV 칼라 값의 분포 정도를 히스토그램으로 표현할 수 있다. 이 후, 토마토의 숙도를 구분하기 위해, 숙도 측정 모듈(154)은 외관 상태에 따른 6등급 (녹숙기, 변색기, 최색기, 도색기, 담적색기, 완숙기)으로 구분하여 HSV 칼라 값이 분포하는 비율을 계산하여 숙도를 판정할 수 있다.The
출하량 측정 모듈(155)은 객체 검출 모듈(152) 및 어텐션 모듈(156)을 통하여 숙도 측정 모듈(154)에서 도출된 토마토를 대상으로 숙도를 판정하게 되며, 그 이후 과정은 상기 도 3에서 설명한 바와 동일하다.The shipment
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 어텐션(Attention)모듈의 히트맵(Heat map)을 통한 객체 검출을 예시적으로 나타낸 도면이다.6 is a diagram exemplarily illustrating object detection through a heat map of an attention module according to an embodiment of the present invention.
히트맵(Heat map)을 통한 객체 검출은, 학습된 이미지와 비교 대상 이미지의 유사한 지점에 대해 일치도를 색깔로 표현한다.Object detection through a heat map expresses the degree of coincidence in color for similar points between the learned image and the comparison target image.
예를 들면, 학습된 이미지와 비교 대상 이미지의 유사도가 높은 지점은 붉은색으로 표현되고 유사도가 낮은 지점은 푸른색으로 표현될 수 있다. 이에 따라, 학습된 이미지의 토마토 이미지와 비교대상 이미지의 토마토 이미지의 히트맵(Heat map) 검출을 통해 객체 검출 모듈(152)에서 검출되지 못한 토마토 객체들이 있는지 파악하고, 이를 추가로 검출할 수 있다.For example, a point having a high similarity between the learned image and the comparison target image may be expressed in red, and a point having a low similarity may be expressed in blue. Accordingly, through heat map detection of the tomato image of the learned image and the tomato image of the comparison target image, it is determined whether there are tomato objects that were not detected by the
도 7은 본 출원의 다른 실시 예에 따른 출하량 측정부(150_2)를 좀 더 자세히 보여주는 블록도이다. 도 7의 출하량 측정부(150_2)는 도 5의 출하량 측정부(150_1)와 유사하다. 따라서, 동일하거나 유사한 구성요소는 동일하거나 유사한 참조번호를 사용하여 표기되었다. 또한, 간략한 설명을 위하여, 중복되는 설명은 이하 생략될 것이다.7 is a block diagram showing a shipment measurement unit 150_2 according to another embodiment of the present application in more detail. The shipment measurement unit 150_2 of FIG. 7 is similar to the shipment measurement unit 150_1 of FIG. 5 . Accordingly, identical or similar elements are designated using identical or similar reference numerals. Also, for brevity, redundant descriptions will be omitted below.
도 7을 참조하면, 본 출원의 일 실시 예에 따른 출하량 측정부(150_2)는 출하량 측정 모듈(155)로부터 검출된 작물 객체에 대한 숙도 데이터를 전달 받고 이를 저장하는 데이터베이스(DB)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the shipment measurement unit 150_2 according to an embodiment of the present application may further include a database (DB) for receiving ripeness data for crop objects detected by the
예를 들어, 출하량 측정 모듈(155)은 객체 검출 모듈(152) 및 어텐션 모듈(156)을 통하여 숙도 측정 모듈(154)에서 도출된 토마토를 대상으로 숙도를 판정한다. 출하량 측정 모듈(155)은 판정된 데이터를 데이터베이스화(DB화)하기 위하여, 해당 데이터를 데이터 베이스(157)에 저장할 수 있다. 이 후, 출하량 측정 모듈(155)은 데이터베이스(DB)에 저장된 데이터를 참조하여, 수출 토마토의 경우 변색기, 내수 토마토의 경우 최색기에 해당되는 토마토의 번호를 도출할 수 있다.For example, the shipment
도 8은 본 출원의 다른 실시 예에 따른 작물 출하량 측정장치(100_1)를 보여주는 블록도이다. 도 8의 작물 출하량 측정장치(100_1)는 도 1의 작물 출하량 측정장치(100)와 유사하다. 따라서, 동일하거나 유사한 구성요소는 동일하거나 유사한 참조번호를 사용하여 표기되었다. 또한, 간략한 설명을 위하여, 중복되는 설명은 이하 생략될 것이다.8 is a block diagram showing a crop shipment measuring device 100_1 according to another embodiment of the present application. The crop shipment measurement device 100_1 of FIG. 8 is similar to the crop
도 8을 참조하면, 본 출원의 일 실시 예에 따른 작물 출하량 측정장치(100_1)는 복수의 영상 수집부(110)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the crop shipment measurement apparatus 100_1 according to an embodiment of the present application may include a plurality of
예를 들어, 복수의 영상 수집부(110_1~110_n) 각각은 대상이 되는 작물의 위치마다 설치되어 작물의 영상을 수집할 수 있다. 다른 예로, 복수의 영상 수집부(110_1~110_n)는 서로 일정 거리 별로 설치될 수도 있다. 이 경우, 복수의 영상 수집부(110_1~110_n)는 서로 wifi를 통하여 네트워크를 구성하거나, 유선으로 네트워크를 구성할 수도 있다.For example, each of the plurality of image collection units 110_1 to 110_n may be installed at each location of a target crop to collect an image of the crop. As another example, the plurality of image collectors 110_1 to 110_n may be installed at a predetermined distance from each other. In this case, the plurality of image collectors 110_1 to 110_n may configure a network through wifi or a wired network.
이 경우, 출하량 측정부(150는 영상 수집부(110)의 위치에 기초하여 출하가능 토마토의 위치를 도출할 수 있다. 예를 들어, 출하량 측정부(150)는 검출된 토마토 객체의 숙도를 판정하고, 판정된 데이터를 데이터베이스화(DB화)할 수 있다. 이 경우, 출하량 측정부(150)는 데이터베이스(DB)에 수출 토마토의 경우 변색기, 내수 토마토의 경우 최색기에 해당되는 토마토의 번호를 도출할 수 있다. 도출된 번호를 기반으로, 출하량 측정부(150는 해당 영상 수집부(110)의 위치를 계산하여 출하가능 토마토의 수량과 위치를 측정할 수 있다.In this case, the
도 9는 본 출원의 일 실시 예에 따른 토마토의 출하량 측정 방법을 나타낸 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a method for measuring shipments of tomatoes according to an embodiment of the present application.
S110 단계에서, 영상 수집부(110, 도 1 참조)는 작물의 영상(이미지 데이터)를 획득한다. 예를 들어, 영상 수집부(110)는 토마토 재배 온실에 설치되어, 토마토의 영상을 획득하고, 수집할 수 있다.In step S110, the image collecting unit 110 (see FIG. 1) acquires an image (image data) of the crop. For example, the
S120 단계에서, 영상 중계부(130, 도 1 참조)는 획득된 작물의 영상을 출하량 측정부(150)로 송신한다. 예를 들어, 영상 중계부(130)는 토마토의 영상을 영상 수집부(110)로부터 수신하고, 이를 순차적으로 또는 동시에 출하량 측정부(150)로 송신할 수 있다.In step S120, the image relay unit 130 (see FIG. 1) transmits the obtained crop image to the
S130 단계에서, 출하량 측정부(150, 도 1 참조)는 작물 객체 영상을 수신한다. 예를 들어, 출하량 측정부(150)의 영상 수신 모듈(151, 도 3 참조)은 영상 중계부(130)로부터 토마토의 영상을 수신할 수 있다.In step S130, the shipment measurement unit 150 (see FIG. 1) receives a crop object image. For example, the image receiving module 151 (see FIG. 3 ) of the
S140 단계에서, 출하량 측정부(150)는 수신된 영상에서 작물 객체를 검출한다. 예를 들어, 출하량 측정부(150)의 객체 검출 모듈(152, 도 3 참조)은 수신된 토마토 영상으로부터 토마토 객체를 검출할 수 있다. 다른 예로, 출하량 측정부(150)의 객체 검출 모듈(152) 및 어텐션 모듈(156, 도 5 참조)은 수신된 토마토 영상으로부터 토마토 객체를 검출할 수 있다. In step S140, the
S150 단계에서, 출하량 측정부(150)는 상기 검출된 작물 객체의 검출 정확도를 측정하여, 기설정된 객체 검출 임계값 이상인지 판단한다. 예를 들어, 출하량 측정부(150)의 검출 정확도 측정 모듈(153)은 검출된 토마토 객체의 검출 정확도를 측정하고, 해당 검출 정확도가 기설정된 객체 검출 임계값 이상인지 판단한다.In step S150, the
만약 해당 검출 정확도가 기설정된 객체 검출 임계값 이상인 경우, 출하량 측정부(150)는 해당 작물 객체의 숙도를 측정하고, 해당 작물 객체의 숙도가 기설정된 숙도 임계값 이상인지 판단한다(S160 단계). 예를 들어, 출하량 측정부(150)의 숙도 측정 모듈(154, 도 3 참조)은 선택된 토마토 객체의 숙도를 측정하고, 해당 토마토의 숙도가 기설정된 숙도 임계값 이상인지 판단한다.If the detection accuracy is greater than or equal to the preset object detection threshold, the shipment
만약 해당 작물 객체의 숙도가 기설정된 숙도 임계값 이상이면, 출하량 측정부(150)는 출하 가능한 작물 객체의 수량을 “1”만큼 증가시킨다(S170 단계). 예를 들어, 출하량 측정부(150)의 출하량 측정 모듈(155, 도 3 참조)은 숙도가 임계값 이상인 토마토 객체를 출하 가능한 것으로 판정하고, 출하 가능한 토마토의 수량을 “1”만큼 증가시킨다. S180 단계에서, 출하량 측정부(150)는 상기 검출된 작물 객체가 모두 출하가능여부가 판단되었는지 확인한다, 만약 모든 검출된 객체에 대하여 검출 정확도 및 숙도 측정 동작이 수행되었다면, 출하량 측정부(150)는 작물 객체의 출하량을 출력한다(S190 단계).If the maturity of the corresponding crop object is equal to or greater than the preset maturity threshold, the shipment
도 10은 본 출원의 일 실시 예에 따른 출하량 측정 시스템을 스마트 팜에 적용한 예를 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing an example of applying the shipment measurement system according to an embodiment of the present application to a smart farm.
도 10을 참조하면, 출하량 측정 시스템은 스마트팜(2000)에도 적용이 가능하다. 스마트팜(2000)은 출하량 측정 시스템, 서버(300), 및 사용자 단말(400)을 포함할 수 있다. 출하량 측정 시스템은 영상 수집부(110), 영상 중계부(130), 출하량 측정부(150)를 포함하고, 영상 수집부(110), 영상 중계부(130), 출하량 측정부(150)는 도 1에 개시된 영상 수집부(110), 영상 중계부(130), 출하량 측정부(150)와 동일하므로 자세한 설명은 생략될 것이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 출하량 측정 시스템은 온실 혹은 비닐하우스와 같은 작물 재배 시설 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 출하량 측정 시스템은 서버(300)를 통해 사용자 단말(400)과 통신할 수 있다. Referring to Figure 10, the shipment measurement system can also be applied to the smart farm (2000). The
예를 들면, 사용자 단말(400)은 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(Smart Pad), 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스, PCS(Personal CommunicationSystem), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(PersonalHandyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000,CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(WirelessBroadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치, 데스크탑 컴퓨터, 및 스마트 TV와 같은 고정용 단말기일 수도 있다.For example, the user terminal 400 includes a smartphone, a smart pad, a tablet PC, a wearable device, a personal communication system (PCS), a global system for mobile communication (GSM), and a personal digital cellular (PDC). , PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), Wibro (WirelessBroadband Internet) It may be all kinds of wireless communication devices such as terminals, desktop computers, and stationary terminals such as smart TVs.
서버(300)는 사용자 단말(400)과 출하량 측정 시스템을 연결하여 서로 통신이 가능하도록 한다.The
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art do not deviate from the spirit and technical scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that the present invention can be variously modified and changed within the scope not specified.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
100 : 토마토 출하량 측정 장치
110 : 영상 수집부
111 : 영상 획득 모듈
112 : 영상 송신 모듈
130 : 영상 중계부
150 : 출하량 측정부
151 : 영상 수신 모듈
152 : 객체 검출 모듈
153 : 검출 정확도 측정 모듈
154 : 숙도 측정 모듈
155 : 출하량 측정 모듈
156 : 어텐션 모듈
157 : DB
300 : 서버
400 : 사용자 단말
2000 : 스마트팜100: Tomato shipment measurement device
110: image collection unit
111: image acquisition module
112: video transmission module
130: video relay unit
150: shipment measurement unit
151: video receiving module
152: object detection module
153: detection accuracy measurement module
154: maturity measurement module
155: shipment measurement module
156: Attention module
157 DB
300: server
400: user terminal
2000 : Smart Farm
Claims (17)
상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 상기 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 작물의 수량을 측정하는 출하량 측정부를 포함하고,
상기 출하량 측정부는,
상기 작물 영상으로부터 상기 복수의 작물 객체들을 검출하는 객체 검출 모듈; 및
상기 객체 검출 모듈에서 검출되지 않은 작물 객체들에 대해, 히트맵을 기초로 작물 객체를 추가로 검출하는 어텐션 모듈을 포함하며,
상기 히트맵을 통한 객체 검출값은 상기 작물 객체 주변의 평균값과 상기 작물 객체 검출값의 중간값인, 작물 출하량 측정 장치.
An image collection unit for collecting crop images; and
A shipment measurement unit detecting a plurality of crop objects from the crop image and measuring the quantity of crops that can be shipped based on the detection accuracy and maturity of each of the plurality of crop objects,
The shipment measurement unit,
an object detection module detecting the plurality of crop objects from the crop image; and
An attention module for additionally detecting crop objects based on a heat map for crop objects not detected by the object detection module,
The object detection value through the heat map is an average value around the crop object and a median value of the crop object detection value, crop shipment measurement device.
상기 출하량 측정부는,
상기 작물 영상을 수신하는 영상수신모듈;
상기 복수의 작물 객체 각각의 검출 정확도를 측정하는 검출 정확도 측정 모듈;
상기 복수의 작물 객체 중 상기 검출 정확도 측정 모듈에서 측정된 검출 정확도가 기설정된 객체 검출 임계값 이상인 작물 객체에 대한 숙도를 측정하는 숙도 측정 모듈; 및
상기 숙도 측정 모듈에서 측정된 숙도가 기설정된 객체 숙도 임계값 이상인 경우, 출하 가능한 작물 객체의 수량을 “1”만큼 증가시키는 출하량 측정 모듈을 더 포함하는, 작물 출하량 측정 장치.
According to claim 1,
The shipment measurement unit,
an image receiving module for receiving the crop image;
a detection accuracy measurement module for measuring detection accuracy of each of the plurality of crop objects;
a maturity measurement module for measuring the maturity of crop objects whose detection accuracy measured by the detection accuracy measurement module among the plurality of crop objects is greater than or equal to a predetermined object detection threshold value; and
When the maturity measured by the maturity measurement module is greater than or equal to the preset object maturity threshold, the crop shipment measurement device further comprising a shipment measurement module that increases the quantity of shipmentable crop objects by “1”.
상기 객체 검출 모듈은,
상기 수신된 작물 영상의 개별 이미지 프레임에서 상기 작물 객체의 유/무를 우선적으로 판단하고, 상기 작물 객체가 존재할 경우 상기 작물 객체의 이미지 위치를 표시하는, 작물 출하량 측정 장치.
According to claim 1,
The object detection module,
Apparatus for measuring crop shipments, which first determines whether or not there is a crop object in an individual image frame of the received crop image, and displays an image position of the crop object when the crop object exists.
상기 객체 검출 모듈은,
인공지능 모듈을 활용하여 학습된 이미지와 상기 수신된 작물 영상을 비교하여 이미지 일치 여부를 판단하고, 상기 학습된 이미지 대비 합성곱이 높은 부분을 상기 작물 객체로 검출하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 4,
The object detection module,
A crop shipment measurement device that compares the learned image and the received crop image using an artificial intelligence module to determine whether the image matches, and detects a portion having a high convolutional product compared to the learned image as the crop object.
상기 숙도 측정 모듈은,
상기 작물 영상에서 상기 작물 객체의 이미지에 대해 HSV 칼라 값이 기설정된 값 이상 변화되는 부분을 경계로 하여 이미지를 추출하고, 상기 추출된 이미지에 대해서 상기 HSV 칼라 값의 분포 정도를 히스토그램으로 디스플레이 하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 2,
The maturity measurement module,
Extracting an image with respect to the image of the crop object in the crop image with a boundary where the HSV color value changes by more than a preset value, and displaying the degree of distribution of the HSV color value in a histogram for the extracted image, Crop yield measurement device.
상기 작물은 토마토인 것을 특징으로 하는, 작물의 출하량 측정 장치.According to claim 6,
Characterized in that the crop is a tomato, crop shipments measuring device.
상기 숙도 측정 모듈은, 상기 토마토의 숙도를 구분하기 위해 외관 상태에 따른 녹숙기, 변색기, 최색기, 도색기, 담적색기 및 완숙기로 구분하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 7,
The ripeness measuring module classifies the ripening period, discoloration period, coloration period, painting period, light red period, and maturity period according to the appearance state in order to classify the ripeness of the tomato.
상기 출하량 측정 모듈은 상기 객체 검출 모듈과 상기 어텐션 모듈을 통하여 도출된 상기 작물을 대상으로 상기 숙도를 판정하고, 상기 판정된 데이터를 데이터베이스화 하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 2,
The shipment measurement module determines the maturity of the crops derived through the object detection module and the attention module, and stores the determined data in a database.
상기 작물은 토마토이고,
상기 출하량 측정 모듈은 상기 데이터베이스에서 수출 토마토의 경우 변색기, 내수 토마토의 경우 최색기에 해당되는 토마토의 번호를 도출하고, 상기 번호를 기반으로 상기 영상 수집부의 위치를 계산하여 출하가능 토마토의 위치를 측정하는, 작물 출하량 측정 장치.
According to claim 9,
The crop is tomato,
The shipment measurement module derives the number of tomatoes corresponding to the discoloration period in the case of export tomatoes and the coloration period in the case of domestic tomatoes from the database, calculates the location of the image collection unit based on the number, and determines the location of the tomatoes that can be shipped. A device for measuring crop yields.
상기 영상 수집부는, 상기 작물 영상을 획득하는 영상 획득 모듈; 및
상기 작물 영상을 상기 출하량 측정부로 송신하는 영상 송신 모듈을 포함하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 1,
The image collection unit may include an image acquisition module acquiring the crop image; and
Crop shipment measurement device comprising an image transmission module for transmitting the crop image to the shipment measurement unit.
상기 영상 송신 모듈은, 라즈베리파이를 포함하고,
상기 라즈베리파이에서 생성되는 이미지 데이터를 상기 출하량 측정부로 송신하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 12,
The video transmission module includes a Raspberry Pi,
Crop shipment measurement device for transmitting image data generated by the Raspberry Pi to the shipment measurement unit.
상기 영상 수집부로부터 상기 출하량 측정부로 상기 작물 영상을 전송하는 영상 중계부를 더 포함하는, 작물 출하량 측정 장치.According to claim 1,
Crop shipment measurement device further comprising an image relay unit for transmitting the crop image from the image collection unit to the shipment measurement unit.
상기 이미지데이터에서 복수의 작물 객체들을 검출하는 단계;
상기 복수의 작물 객체들 각각에 대해 검출 정확도를 측정하는 단계;
상기 복수의 작물 객체들 중 검출 정확도가 임계값 이상인 객체에 대하여, 작물 객체의 숙도를 측정하는 단계
상기 작물 객체의 숙도가 임계값 이상인 경우에, 출하량을 1만큼 증가시키는 단계; 및
상기 복수의 작물 객체들을 검출하는 단계에서 검출되지 않은 작물 객체들에 대해, 히트맵을 기초로 작물 객체를 추가로 검출하는 단계를 포함하고,
상기 히트맵을 통한 객체 검출값은 상기 작물 객체 주변의 평균값과 상기 작물 객체 검출값의 중간값인, 작물의 출하량 측정 방법.
Receiving crop image data;
detecting a plurality of crop objects from the image data;
Measuring detection accuracy for each of the plurality of crop objects;
Measuring the maturity of a crop object for an object whose detection accuracy is greater than or equal to a threshold value among the plurality of crop objects.
increasing the yield by 1 when the ripeness of the crop object is greater than or equal to a threshold value; and
Further detecting crop objects based on a heat map for crop objects not detected in the step of detecting the plurality of crop objects,
The object detection value through the heat map is an average value around the crop object and a median value of the crop object detection value.
상기 작물 영상에 기초하여, 작물의 출하량을 제공하는 출하량 측정부;
상기 영상 수집부로부터 상기 출하량 측정부로 상기 작물 영상을 전송하는 영상 중계부;
상기 출하량 측정부와 서로 통신이 가능한 서버; 및
상기 서버를 통해 상기 출하량 측정부와 통신이 가능한 사용자 단말기를 포함하고,
상기 출하량 측정부는,
상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하고, 상기 복수의 작물 객체들 각각에 대한 검출 정확도 및 숙도에 기초하여 출하 가능한 작물의 수량을 측정하고,
상기 출하량 측정부는,
상기 작물 영상으로부터 상기 복수의 작물 객체들을 검출하는 객체 검출 모듈; 및
상기 객체 검출 모듈에서 검출되지 않은 작물 객체들에 대해, 히트맵을 기초로 작물 객체를 추가로 검출하는 어텐션 모듈을 포함하며,
상기 히트맵을 통한 객체 검출값은 상기 작물 객체 주변의 평균값과 상기 작물 객체 검출값의 중간값인, 작물 출하량 측정 시스템.
At least one image collection unit for collecting crop images;
Based on the image of the crop, a shipment amount measurement unit providing a shipment amount of the crop;
an image relay unit transmitting the crop image from the image collection unit to the shipment measurement unit;
a server capable of communicating with the shipment measurement unit; and
Including a user terminal capable of communicating with the shipment measurement unit through the server,
The shipment measurement unit,
Detecting a plurality of crop objects from the crop image, measuring the quantity of crops that can be shipped based on the detection accuracy and maturity of each of the plurality of crop objects,
The shipment measurement unit,
an object detection module detecting the plurality of crop objects from the crop image; and
An attention module for additionally detecting crop objects based on a heat map for crop objects not detected by the object detection module,
The object detection value through the heat map is the average value around the crop object and the median value of the crop object detection value, crop shipment measurement system.
상기 작물 영상으로부터 복수의 작물 객체들을 검출하는 객체 검출 모듈;
상기 복수의 작물 객체들 각각의 검출 정확도를 측정하는 검출 정확도 측정 모듈;
상기 복수의 작물 객체들 중 상기 측정된 검출 정확도가 기설정된 객체 검출 임계값 이상인 작물 객체에 대하여 작물 객체의 숙도를 측정하는 숙도 측정 모듈; 및
상기 측정된 숙도가 기설정된 객체 숙도 임계값 이상인 경우, 출하 가능한 작물 객체의 수량을 “1”만큼 증가시키는 출하량 측정 모듈을 포함하고,
상기 출하량 측정 모듈은,
상기 객체 검출 모듈에서 검출되지 않은 작물 객체들에 대해, 히트맵을 기초로 작물 객체를 추가로 검출하는 어텐션 모듈을 포함하며,
상기 히트맵을 통한 객체 검출값은 상기 작물 객체 주변의 평균값과 상기 작물 객체 검출값의 중간값인, 작물 출하량 측정 장치.An image receiving module for receiving a crop image;
an object detection module detecting a plurality of crop objects from the crop image;
a detection accuracy measurement module for measuring detection accuracy of each of the plurality of crop objects;
a ripeness measuring module for measuring the maturity of crop objects with respect to crop objects whose measured detection accuracy is greater than or equal to a preset object detection threshold value among the plurality of crop objects; and
When the measured maturity is greater than or equal to a preset object maturity threshold, a shipment amount measurement module that increases the number of crop objects that can be shipped by “1”,
The shipment measurement module,
An attention module for additionally detecting crop objects based on a heat map for crop objects not detected by the object detection module,
The object detection value through the heat map is an average value around the crop object and a median value of the crop object detection value, crop shipment measurement device.
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---|---|---|---|
KR1020200057612A KR102496860B1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Method and devices for measuring the crop of tomato |
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KR1020200057612A KR102496860B1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Method and devices for measuring the crop of tomato |
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KR20210140895A KR20210140895A (en) | 2021-11-23 |
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KR20240030729A (en) | 2022-08-31 | 2024-03-07 | 대한민국(농촌진흥청장) | Crop detecting system based on deep learning |
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KR20140147343A (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-30 | 한국전자통신연구원 | System for collecting growth information of crop in greenhouse |
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Non-Patent Citations (4)
Title |
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Crop Yield Estimation for Hydroponic Tomatoes using regional CNNs, The 33rd Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2019.* |
Evaluating Tomato Ripeness Using a Neural Network, JOURNAL OF SHITA, 8(3), 1996 |
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객체 탐색용 딥러닝 모델 기반 실시간 토마토 숙도 분류 시스템, 제어로봇시스템학회 논문지 24(11), 2018.11.* |
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