KR102654966B1 - Cultivation Management System - Google Patents

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KR102654966B1
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조정일
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템은, 논의 표면에 수직한 방향으로 N 개의 원형마커가 등간격으로 배치되는 원형마커를 포함하는 수위측정부; 상기 수위측정부를 촬영하도록 구성된 재배 관측기기; 상기 재배 관측기기에 의해 촬영된 이미지를 수신하여 논의 수위를 연산하도록 구성된 서버; 및 상기 서버에서 연산된 수위를 상기 재배 관측기기를 통해 수신하고, 상기 재배 관측기기에 제어명령을 송신하도록 구성된 사용자 단말기를 포함하며, 상기 수위측정부가 물에 잠김으로써, 상기 N 개의 원형마커 중 M 개의 원형마커가 물에 잠기고, M+1 번째 원형마커의 일부가 잠기는 경우, 상기 서버는, 상기 M+1 번째 원형마커 중 잠기지 않은 부분의 무게중심을 도출하고, 상기 잠기지 않은 부분의 무게중심을 이용하여 가려진 부분의 y축 값을 도출하고, 상기 가려진 부분의 y축 값을 이용하여 수위를 연산한다.The cultivation management system according to an embodiment of the present disclosure includes a water level measuring unit including N circular markers arranged at equal intervals in a direction perpendicular to the surface of the rice field; A cultivation observation device configured to photograph the water level measurement unit; A server configured to receive the image captured by the cultivation observation device and calculate the water level of the rice field; And a user terminal configured to receive the water level calculated by the server through the cultivation observation device and transmit a control command to the cultivation observation device, wherein when the water level measurement unit is submerged in water, M among the N circular markers When several circular markers are submerged in water and a portion of the M+1 circular marker is submerged, the server derives the center of gravity of the non-submerged portion of the M+1 circular marker, and determines the center of gravity of the non-submerged portion. The y-axis value of the hidden part is derived using the y-axis value, and the water level is calculated using the y-axis value of the hidden part.

Description

재배관리 시스템{Cultivation Management System}Cultivation Management System

본 개시는 재배관리 시스템 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 농업과 IT 분야를 접목함으로써 적은 시간과 노동력을 투입하더라도 농작물의 재배가 가능하고, 다양한 환경에서도 수위 관측이 가능한 시스템에 관한 것이다.This disclosure relates to a cultivation management system and a method of using the same. Specifically, it relates to a system that enables cultivation of crops even with a small amount of time and labor by combining the agricultural and IT fields, and allows water level observation in various environments. .

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section simply provides background information for the present disclosure and does not constitute prior art.

안정적인 벼 재배를 위해서는 파종, 이앙, 시비, 방제 등 많은 기술이 요구되며 그 가운데 재배기간 중 농업인이 가장 많은 시간을 할애하여 관리하는 것이 관개와 배수를 재배기간에 적절히 조절하는 물관리이다.Stable rice cultivation requires many technologies, including sowing, transplanting, fertilization, and pest control. Among them, the thing farmers spend the most time managing during the cultivation period is water management, which involves appropriately controlling irrigation and drainage during the cultivation period.

벼 재배시 물관리를 위해 논에는 입수, 배수를 위한 물꼬가 형성된다. 논에 관개를 하기 위해서는 입수 물꼬를 주기적으로 개폐하여야 한다. 이러한 과정에서 많은 시간과 노동력이 투입되어야 하며, 현재에는 벼 재배 농법에 있어 가장 많은 시간과 노동력이 투입되는 요소이다.To manage water during rice cultivation, water channels are formed in the rice fields for water intake and drainage. In order to irrigate a rice field, the water inlet must be opened and closed periodically. A lot of time and labor must be invested in this process, and it is currently the element that requires the most time and labor in rice cultivation.

이러한 물관리를 위해, 국내 실용신안 20-0436680 Y1에 따르면, 경작지의 물 수위를 감지하기 위한 수위감지부를 설치하여 최저점과 최고점을 감지하고, 수문을 위아래로 개폐함으로써 수위를 조절할 수 있는 물꼬를 개시하고 있다. 한편, 상기한 실용신안에 따른 물관리용 자동 취수물꼬에 따르면, 정밀한 수위 조절 기능의 부재 및 현지 포장에서 장치의 오작동 확인이 어렵다는 문제점이 있다.For such water management, according to the domestic utility model 20-0436680 Y1, a water level sensor is installed to detect the water level in the farmland to detect the lowest and highest points, and a water gate is opened to control the water level by opening and closing the water gate up and down. I'm doing it. Meanwhile, according to the automatic water intake spigot for water management according to the utility model described above, there are problems in that there is no precise water level control function and it is difficult to check malfunction of the device in local packaging.

또한, 벼 재배에 미숙한 작업자의 경우, 벼의 생육기간 분얼상황 및 출수상황에 대한 지식이 적다. 이로 인해, 적적할 추수 시기를 놓쳐 피해가 초래되는 문제점이 있다. In addition, workers who are inexperienced in rice cultivation have little knowledge about tillering conditions and seeding conditions during the growing period of rice. Because of this, there is a problem of missing the appropriate harvest time and causing damage.

또한, 논의 수위를 측정하기 위해서는 직접 작업자가 측정도구를 이용하여 수위를 측정하여야 하는바, 이에 따른 노동력 투입이 과도하고, 또한 작업자마다 측정도구에 대한 능숙도가 달라 같은 논을 측정하더라도 측정결과가 일정하지 않다는 문제점이 있다.In addition, in order to measure the water level of a rice field, the worker must directly measure the water level using a measuring tool, which requires excessive labor input, and each worker has different proficiency with the measuring tool, so even if the same rice field is measured, the measurement results are not consistent. There is a problem with not doing it.

또한, 논 수위를 측정하기 위한 종래의 수위마커는 일반적으로 눈금자로 형성된다. 이러한 눈금자형 수위마커는 물방울이 맺히면, 눈금의 왜곡이 생겨 정확한 측정이 불가하다. 또한, 빛이 없는 상황에서는 수위마커를 육안 또는 촬영이미지로도 확인하기 어렵다는 문제점이 있다. In addition, conventional water level markers for measuring the water level of rice fields are generally formed as rulers. When water droplets form on these ruler-type water level markers, the scale becomes distorted, making accurate measurements impossible. Additionally, there is a problem that it is difficult to check the water level marker with the naked eye or with a captured image in a situation where there is no light.

(실용신안 문헌) KR 20-0436680 Y1(Utility model document) KR 20-0436680 Y1

(특허문헌) KR 10-1224384 B1(Patent Document) KR 10-1224384 B1

(특허문헌) US 2021/0131852 A1(Patent Document) US 2021/0131852 A1

이에, 본 개시는, 자동으로 또는 원격수동으로 수문제어가 가능한 재배관리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.Accordingly, the purpose of the present disclosure is to provide a cultivation management system capable of controlling hydrology automatically or remotely and manually.

또한, 본 개시는, 실시간으로 논의 수위를 관측가능하며 자동 또는 원격수동으로 밸브를 개폐함으로써, 원격 수위 제어가 가능한 재배관리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present disclosure aims to provide a cultivation management system that can observe the water level of rice paddies in real time and remotely control the water level by automatically or remotely manually opening and closing the valve.

또한, 본 개시는, 장치의 오작동을 실시간으로 확인할 수 있는 재배관리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.Additionally, the present disclosure aims to provide a cultivation management system that can check device malfunctions in real time.

또한, 본 개시는, 벼의 분얼상황 및 출수상황을 인공지능 모델로 학습하여, 작물 이미지 촬영만으로 분얼상황 및 출수상황을 알 수 있는 재배관리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the purpose of the present disclosure is to provide a cultivation management system that learns the tillering status and seeding status of rice using an artificial intelligence model and can determine the tillering status and seeding status only by taking crop images.

또한, 본 개시는, 주간, 야간, 물에 반사되는 상황 및 물이 맺혀있는 상황에서도 정확한 수위측정이 가능한 재배관리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the purpose of the present disclosure is to provide a cultivation management system capable of accurately measuring water level during the day, at night, in situations where water is reflected, and in situations where water is condensed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템은, 논의 표면에 수직한 방향으로 N 개의 원형마커가 등간격으로 배치되는 원형마커를 포함하는 수위측정부; 상기 수위측정부를 촬영하도록 구성된 재배 관측기기; 상기 재배 관측기기에 의해 촬영된 이미지를 수신하여 논의 수위를 연산하도록 구성된 서버; 및 상기 서버에서 연산된 수위를 상기 재배 관측기기를 통해 수신하고, 상기 재배 관측기기에 제어명령을 송신하도록 구성된 사용자 단말기를 포함하며, 상기 수위측정부가 물에 잠김으로써, 상기 N 개의 원형마커 중 M 개의 원형마커가 물에 잠기고, M+1 번째 원형마커의 일부가 잠기는 경우, 상기 서버는, 상기 M+1 번째 원형마커 중 잠기지 않은 부분의 무게중심을 도출하고, 상기 잠기지 않은 부분의 무게중심을 이용하여 가려진 부분의 y축 값을 도출하고, 상기 가려진 부분의 y축 값을 이용하여 수위를 연산한다.The cultivation management system according to an embodiment of the present disclosure includes a water level measuring unit including N circular markers arranged at equal intervals in a direction perpendicular to the surface of the rice field; A cultivation observation device configured to photograph the water level measurement unit; A server configured to receive the image captured by the cultivation observation device and calculate the water level of the rice field; And a user terminal configured to receive the water level calculated by the server through the cultivation observation device and transmit a control command to the cultivation observation device, wherein when the water level measurement unit is submerged in water, M among the N circular markers When several circular markers are submerged in water and a portion of the M+1 circular marker is submerged, the server derives the center of gravity of the non-submerged portion of the M+1 circular marker, and determines the center of gravity of the non-submerged portion. The y-axis value of the hidden part is derived using the y-axis value, and the water level is calculated using the y-axis value of the hidden part.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 재배 관측기기는, 상기 수위측정부와 함께 상기 논에서 재배되는 작물, 상기 논의 관개 용수관, 및 상기 관개 용수관과 유체 소통하는 물꼬를 촬영하도록 구성된 카메라; 상기 카메라의 각도를 조절하도록 구성된 카메라모터; 상기 관개 용수관의 개폐를 조절하도록 구성된 밸브; 상기 재배 관측기기의 위치를 좌표로 변환하도록 구성된 GPS 모듈; 상기 사용자 단말기 및 상기 물꼬에 배치되는 수문제어부와 유선 또는 무선으로 통신하도록 구성된 통신부; 및 상기 카메라, 상기 카메라모터 및 상기 밸브를 제어하고, 상기 카메라로부터 촬영된 이미지를 상기 서버에 송신하도록 구성된 제어부; 를 포함한다.In addition, preferably, the cultivation observation device of the present disclosure includes a camera configured to photograph crops grown in the rice field, irrigation water pipes of the rice fields, and water pipes in fluid communication with the irrigation water pipes together with the water level measurement unit; a camera motor configured to adjust the angle of the camera; a valve configured to regulate opening and closing of the irrigation water pipe; a GPS module configured to convert the location of the cultivation observation device into coordinates; a communication unit configured to communicate wired or wirelessly with the user terminal and a water control unit disposed at the water source; and a control unit configured to control the camera, the camera motor, and the valve, and transmit images captured from the camera to the server. Includes.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 카메라모터는 두 개의 서보모터를 포함하고, 상기 두 개의 서보모터는 상호 직교하는 방향으로 각각 180°회전이 가능하다.Also, preferably, the camera motor of the present disclosure includes two servomotors, and the two servomotors are each capable of rotating 180° in mutually orthogonal directions.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 서버는, 상기 카메라를 이용하여 촬영된 수위측정부의 이미지를 RGB 채널로 분리하여, 각 채널별로 바이너리 이미지를 획득하고, 상기 각 채널별 바이너리 이미지인 R, G 및 B를 이용하여 아래 수학식을 연산함으로써, 그레이 이미지로 변환된 이미지의 명도가 연산된다. 이때 수학식은 아래와 같다.Also, preferably, the server of the present disclosure separates the image of the water level measurement unit captured using the camera into RGB channels, obtains a binary image for each channel, and generates R, G, which are binary images for each channel. By calculating the equation below using and B, the brightness of the image converted to a gray image is calculated. At this time, the mathematical formula is as follows.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 서버는, 상기 그레이 이미지의 명도는 0 내지 255 중 어느 하나로 연산되며, 상기 명도 각각에 대한 픽셀의 수의 히스토그램을 도출하고, 상기 히스토그램에서 추출한 피크값을 이용하여, 기 설정된 방법으로 상기 그레이 이미지를 보정하고, 상기 서버는, 상기 보정된 그레이 이미지를 이용하여 원형마커 중 잠기지 않은 부분의 무게중심을 도출하고, 상기 잠기지 않은 부분의 무게중심을 이용하여 가려진 부분의 y축 값을 도출하고, 상기 가려진 부분의 y축 값을 이용하여 수위를 연산한다.Also, preferably, the server of the present disclosure calculates the brightness of the gray image as one of 0 to 255, derives a histogram of the number of pixels for each brightness, and uses the peak value extracted from the histogram. Thus, the gray image is corrected using a preset method, and the server uses the corrected gray image to derive the center of gravity of the unlocked portion of the circular marker and uses the center of gravity of the unlocked portion to determine the hidden portion. The y-axis value of is derived, and the water level is calculated using the y-axis value of the hidden part.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 재배 관측기기는, 상기 관개 용수관의 수위를 센싱하도록 구성된 수위센서를 더 포함하고, 상기 서버는, 상기 재배 관측기기에 의해 촬영된 관개 용수관의 이미지를 입력자료로 하고 수위센서에 의해 측정된 수위를 출력자료로 하여 인공지능 모델을 학습하고, 상기 학습된 모델에 대하여 관개 용수관의 다른 이미지가 입력되면, 관개 용수관의 수위가 출력된다.In addition, preferably, the cultivation observation device of the present disclosure further includes a water level sensor configured to sense the water level of the irrigation water pipe, and the server records the image of the irrigation water pipe captured by the cultivation observation device. An artificial intelligence model is learned using input data and the water level measured by the water level sensor as output data. When another image of an irrigation water pipe is input to the learned model, the water level of the irrigation water pipe is output.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 사용자 단말기에, 상기 밸브를 개폐하기 위한 제어명령이 사용자에 의해 입력되면, 상기 사용자 단말기는, 상기 제어명령을 상기 재배 관측기기에게 송신하고, 상기 제어부는, 상기 밸브에 상기 제어명령을 전달하며, 상기 사용자 단말기에, 상기 밸브를 개폐하기 위한 제어명령이 사용자에 의해 입력되었음에도, 상기 학습모델에 의해 출력된 관개 용수관의 수위에 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 서버는, 상기 밸브가 고장인 것으로 판단하고, 상기 사용자 단말기에 상기 밸브의 고장 알림을 제공한다.In addition, preferably, when a control command for opening and closing the valve is input by the user to the user terminal of the present disclosure, the user terminal transmits the control command to the cultivation observation device, and the control unit, The control command is transmitted to the valve, and if it is determined that there is no change in the water level of the irrigation water pipe output by the learning model even though the control command for opening and closing the valve is input by the user to the user terminal, The server determines that the valve is broken and provides a malfunction notification of the valve to the user terminal.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 자동으로 또는 원격수동으로 수문제어가 가능한바, 시간과 노동력을 절감하여, 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, according to this embodiment, water control is possible automatically or remotely and manually, which has the effect of saving time and labor and lowering costs.

또한, 본 개시에 의한 재배관리 시스템은, 실시간으로 관측하는 논의 수위를 이용하여 수동 또는 자동으로 밸브를 개폐함으로써, 원격수위 제어가 가능하다는 효과가 있다.In addition, the cultivation management system according to the present disclosure has the effect of enabling remote water level control by manually or automatically opening and closing the valve using the water level of the rice field observed in real time.

또한, 밸브의 개폐명령이 생성되었음에도, 관개 용수관의 수위의 변화가 없는 경우 밸브의 오작동이 있는 것으로 판단되는바, 장치의 오작동이 실시간으로 확인될 수 있다.In addition, if there is no change in the water level of the irrigation water pipe even though a command to open and close the valve is generated, it is determined that there is a malfunction of the valve, and the malfunction of the device can be confirmed in real time.

벼의 생육기간 출수 상황에 대한 이미지 프로세싱 또는 인공지능을 통해 검출할 수 있어, 농사에 미숙한 작업자도 피해를 경감할 수 있다.The rice seeding situation during the growing period can be detected through image processing or artificial intelligence, so even workers inexperienced in farming can reduce damage.

본 개시에 따른 원형 수위측정부를 이미지 프로세싱 함으로써, 정확한 논 수위를 연산할 수 있다는 효과가 있다. 특히, 본 개시의 수위측정부에 물방울이 맺혀 있거나 어두운 상황에서도 이미지 판독이 가능하다는 효과가 있다.By image processing the circular water level measurement unit according to the present disclosure, there is an effect of calculating the accurate water level of the rice field. In particular, the water level measuring unit of the present disclosure has the effect of enabling image reading even in dark situations or when water droplets form.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 재배 관측기기의 신호선도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 재배 관측기기의 정면도 및 측면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템을 이용한 이미지 전처리의 순서도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위측정부를 RGB 채널로 분리한 것이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 binary 이미지의 세그멘테이션 과정을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위측정부의 전처리 이미지를 상황별로 나타낸 것이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 전처리 이미지를 이용한 수위 연산 방법의 순서도이다.
도 11 및 도 12는 본 개시의 도 10에 따른 수위 연산 방법의 예시를 나타낸 것이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
1 is a configuration diagram of a cultivation management system according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a signal line diagram of a cultivation observation device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is a front view and a side view of a cultivation observation device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4 is a flowchart of image pre-processing using a cultivation management system according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 shows the water level measurement unit divided into RGB channels according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 6 shows a segmentation process of a binary image according to an embodiment of the present disclosure.
Figures 7 to 9 show pre-processing images of the water level measuring unit according to an embodiment of the present disclosure for each situation.
Figure 10 is a flowchart of a water level calculation method using a preprocessed image according to an embodiment of the present disclosure.
Figures 11 and 12 show examples of the water level calculation method according to Figure 10 of the present disclosure.
Figure 13 is a block diagram showing the configuration of a server according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference signs to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description will be omitted.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the components of the embodiment according to the present disclosure, symbols such as first, second, i), ii), a), and b) may be used. These codes are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the code. In the specification, when a part is said to 'include' or 'have' a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless explicitly stated to the contrary. .

본 개시에서 x 축은 지면에 수평한 방향을 의미한다. 또는, 수위측정부(12)가 물에 잠길 때, 수표면에 평행한 방향을 의미한다.In the present disclosure, the x-axis refers to a direction horizontal to the ground. Alternatively, when the water level measurement unit 12 is submerged in water, it means a direction parallel to the water surface.

또한, 본 개시에서, y축은 지면에 수직한 방향을 의미한다. 또는, 수위측정부(12)가 물에 잠길 때, 수위가 증가하는 방향을 의미한다. Additionally, in this disclosure, the y-axis refers to a direction perpendicular to the ground. Alternatively, it refers to the direction in which the water level increases when the water level measuring unit 12 is submerged in water.

또한, 본 개시에서, 작물은 벼인 것을 상정하여 설명한다. 그러나, 본 개시는 반드시 이에 한정되지 아니하고 작물의 종류는 상이해질 수 있음에 유의한다.Additionally, in this disclosure, description is made assuming that the crop is rice. However, note that the present disclosure is not necessarily limited thereto and the types of crops may be different.

재배관리 시스템의 구성Composition of cultivation management system

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a cultivation management system according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템(1)은, 재배 관측기기(10), 수위측정부(12), 서버(14) 및 사용자 단말기(16)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the cultivation management system 1 according to an embodiment of the present disclosure is composed of a cultivation observation device 10, a water level measurement unit 12, a server 14, and a user terminal 16.

재배 관측기기(10)는 논, 관개 용수관(2) 및 물꼬(미도시)를 촬영하도록 구성된다. 여기서, 관개 용수관(2)은, 논에 물을 대기 위한 수로를 의미한다. 또한, 물꼬는 논에 물이 넘나들도록 만들어 놓은 폭이 좁은 통로로서, 관개 용수관(2)과 유체소통하도록 구성되는 수로를 의미한다.The cultivation observation device 10 is configured to photograph the rice field, the irrigation water pipe 2, and the water pipe (not shown). Here, the irrigation water pipe 2 means a waterway for irrigating the rice field. In addition, a waterway is a narrow passage created to allow water to flow through a rice field, and refers to a waterway configured to communicate fluidly with the irrigation water pipe (2).

또한, 재배 관측기기(10)는 서버(14) 및 사용자 단말기(16)와 통신하도록 구성된다.Additionally, the cultivation observation device 10 is configured to communicate with the server 14 and the user terminal 16.

수위측정부(12)는 논에 배치되며 논의 수위가 증가하면 적어도 일부가 잠기도록 배치된다. 수위측정부(12)도 재배 관측기기(10)에 의해 촬영된다. The water level measuring unit 12 is placed in the rice field and is arranged so that at least part of the rice field is submerged when the water level of the rice field increases. The water level measurement unit 12 is also photographed by the cultivation observation device 10.

수위측정부(12)는 논의 표면에 수직한 방향으로 등간격으로 배치되는 N 개의 원형마커를 포함한다(도 5 참조). 이때, 원형마커는 바람직하게는 축광안료 또는 발광안료를 포함할 수 있다. 이로 인해, 어두운 상황에서 수위측정부(12)가 촬영되는 경우더라도, 원형마커의 인식이 쉬워질 수 있다. The water level measurement unit 12 includes N circular markers arranged at equal intervals in a direction perpendicular to the surface of the rice field (see Figure 5). At this time, the circular marker may preferably include a luminescent pigment or a luminescent pigment. Because of this, even when the water level measuring unit 12 is photographed in a dark situation, recognition of the circular marker can become easier.

일 예시적으로, 수위측정부(12)는, 50 cm의 아크릴판에 4 cm의 간격으로 원형마커가 배열된다. 이때, 원형마커가 이용되는 이유는, 어떠한 측면에서 측정하더라도 원의 너비 또는 높이가 일정하게 측정되기 때문에 이미지 왜곡에 따른 수위 왜곡이 최소화될 수 있기 때문이다.In one example, the water level measuring unit 12 has circular markers arranged at intervals of 4 cm on a 50 cm acrylic plate. At this time, the reason a circular marker is used is because the width or height of the circle is measured consistently no matter what side it is measured from, so water level distortion due to image distortion can be minimized.

또한, 이미지 전처리 과정에서 명암대비를 통해 선명한 이미지 획득이 가능하도록 아크릴판은 어두운색, 바람직하게는 검정색으로 도색처리될 수 있다.Additionally, in the image pre-processing process, the acrylic plate may be painted in a dark color, preferably black, to enable clear image acquisition through contrast.

서버(14)는 재배 관측기기(10)에 의해 촬영된 이미지를 수신하고, 수신한 이미지를 전처리하고, 전처리된 이미지를 이용하여 수위를 연산하도록 구성된다. 이때 수위는, 논의 수위 또는 관수로의 수위일 수 있다. 한편, 본 개시에 따른 이미지의 전처리 방법은 도 4 내지 도 9에서 상세히 설명하도록 한다. 또한, 본 개시에 따른 수위 연산 방법은 도 10 내지 도 12에서 상세히 설명하도록 한다. The server 14 is configured to receive images captured by the cultivation observation device 10, preprocess the received images, and calculate the water level using the preprocessed images. At this time, the water level may be the water level of a rice field or the water level of an irrigation canal. Meanwhile, the image pre-processing method according to the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 9. Additionally, the water level calculation method according to the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 12.

사용자 단말기(16)는 유선 또는 무선으로 재배 관측기기(10)와 연결되며, 사용자에 의해 명령이 입력되고, 이를 처리하도록 구성된 전자기기이면 무방하다. 본 개시에서, 사용자 단말기는 예컨대, 휴대전화, 모바일 패드, 노트북, PC 등일 수 있다.The user terminal 16 is connected to the cultivation observation device 10 by wire or wirelessly, and may be any electronic device configured to process commands input by the user. In the present disclosure, the user terminal may be, for example, a mobile phone, mobile pad, laptop, PC, etc.

사용자 단말기(16)는 사용자에 의해 입력된 명령을 재배 관측기기(10)에 송신하도록 구성된다. The user terminal 16 is configured to transmit a command input by the user to the cultivation observation device 10.

사용자 단말기(16)는, 서버(14)에 의해 연산된 수위와 관련된 정보를 재배 관측기기(10)를 통해 수신하고, 디스플레이(미도시)를 통해 이를 출력할 수 있다. The user terminal 16 may receive information related to the water level calculated by the server 14 through the cultivation observation device 10 and output it through a display (not shown).

또한, 사용자 단말기(16)는, 기상정보 수집부(4)에 의해 수집된 기상정보를 수신하고, 이를 재배 관측기기(10)를 통해 서버(14)에 전송할 수 있다.Additionally, the user terminal 16 may receive weather information collected by the weather information collection unit 4 and transmit it to the server 14 through the cultivation observation device 10.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 재배 관측기기의 신호선도이다. 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 재배 관측기기의 정면도 및 측면도이다.Figure 2 is a signal line diagram of a cultivation observation device according to an embodiment of the present disclosure. Figure 3 is a front view and a side view of a cultivation observation device according to an embodiment of the present disclosure.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 재배 관측기기(10)는, 카메라(100), 카메라모터(101), 밸브(102), GPS 모듈(103), 통신부(104), 제어부(105) 및 전원공급부(106)의 전부 또는 일부를 포함한다.2 and 3, the cultivation observation device 10 according to an embodiment of the present disclosure includes a camera 100, a camera motor 101, a valve 102, a GPS module 103, and a communication unit 104. ), including all or part of the control unit 105 and power supply unit 106.

카메라(100)는 수위측정부(12), 관개 용수관(2) 및 물꼬를 촬영하도록 구성된다.The camera 100 is configured to photograph the water level measuring unit 12, the irrigation water pipe 2, and the water spigot.

카메라모터(101)는 카메라(100)의 각도를 조절하도록 구성된다. 구체적으로, 카메라모터(101)는 두 개의 서보모터(servo motor)로 구성되는 것이 바람직하다. 두 개의 서보모터 중 하나는, 수직 방향으로 카메라(100)가 180도 이상 회동하도록 형성되고, 나머지 하나는 수평 방향으로 카메라(100)가 180도 이상 회동하도록 형성될 수 있다.The camera motor 101 is configured to adjust the angle of the camera 100. Specifically, the camera motor 101 is preferably comprised of two servo motors. One of the two servomotors may be configured to rotate the camera 100 by more than 180 degrees in the vertical direction, and the other one may be configured to rotate the camera 100 by more than 180 degrees in the horizontal direction.

한편, 카메라(100)는, 바람직하게는 팬틸트줌 카메라(pan-tilt-zoom camera)일 수 있다(도 3 참조). 즉, 카메라(100)의 내부에 카메라모터(101)가 구비됨으로써, 카메라(100)의 렌즈만 회전하면서 주변 이미지를 촬영하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the camera 100 may preferably be a pan-tilt-zoom camera (see FIG. 3). That is, by providing the camera motor 101 inside the camera 100, the camera 100 can be configured to capture surrounding images while rotating only the lens.

밸브(102)는 관개 용수관(2)의 개폐를 조절하도록 구성된다. 재배 관측기기(10)가 서버(14) 또는 사용자 단말기(16)로부터 밸브 개방 또는 폐쇄와 관련된 제어명령을 수신하고, 이를 밸브(102)에 전기적 신호의 형태로 송신함으로써, 밸브(102)의 개폐가 제어될 수 있다.The valve 102 is configured to control the opening and closing of the irrigation water pipe 2. The cultivation observation device 10 receives control commands related to valve opening or closing from the server 14 or the user terminal 16 and transmits them to the valve 102 in the form of an electrical signal, thereby opening and closing the valve 102. can be controlled.

이때, 밸브(102)의 개폐는 밸브에 연결된 개폐 모터(미도시)에 의해 수행될 수 있다. At this time, the opening and closing of the valve 102 may be performed by an opening and closing motor (not shown) connected to the valve.

또한, 밸브(102)와 관개 용수관(2)의 일단은 원형 플라스틱관(미도시)으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 지역, 지형, 경지정리 시기 등에 따라 관개 용수관(2)의 크기 및 길이가 상이해지더라도, 밸브(102)가 원형 플라스틱관을 폐쇄하면 되기에, 다양한 상황에서 밸브(102)가 개폐동작을 수행할 수 있다.Additionally, the valve 102 and one end of the irrigation water pipe 2 may be connected with a circular plastic pipe (not shown). As a result, even if the size and length of the irrigation water pipe 2 are different depending on the region, topography, farmland clearing period, etc., the valve 102 can be opened and closed in various situations because the valve 102 only needs to close the circular plastic pipe. The action can be performed.

GPS 모듈(103)은 재배 관측기기(10)의 위치 및 논의 위치를 파악하도록 형성된다. GPS 모듈(103)은, RTC(real time clock) 기능을 포함하고 있어, 위치정보 및 시간정보를 동시에 취득할 수 있다. 취득된 위치정보 및 시간정보는, GPS 모듈(103)로부터 서버(14) 또는 사용자 단말기(16)에 송신될 수 있다.The GPS module 103 is configured to determine the location of the cultivation observation device 10 and the location of the rice field. The GPS module 103 includes a real time clock (RTC) function and can simultaneously acquire location information and time information. The acquired location information and time information can be transmitted from the GPS module 103 to the server 14 or the user terminal 16.

또한, GPS 모듈(103)의 위치정확도(position accuracy)는 바람직하게는 3m 이내의 CEP(circular error probability)를 갖는다. Additionally, the position accuracy of the GPS module 103 preferably has a circular error probability (CEP) of less than 3 m.

통신부(104)는 사용자 단말기(16) 및 수문제어부(3)와 유선 또는 무선으로 통신하도록 구성된다. 통신부(104)는 사용자 단말기(16)로부터 사용자의 제어명령을 수신하고, 이를 수문제어부(3)에 송신한다. 이로 인해, 사용자가 원격으로 수문의 개폐를 제어할 수 있다. The communication unit 104 is configured to communicate with the user terminal 16 and the water control unit 3 by wire or wirelessly. The communication unit 104 receives the user's control command from the user terminal 16 and transmits it to the water control unit 3. Because of this, the user can remotely control the opening and closing of the water gate.

이때, 통신부(104)는 사용자 단말기(16)와 wifi 또는 wlan 방식으로 통신할 수 있다. 한편, 본 개시는 반드시 이에 한정되지 아니하며, 통신부(104) 및 사용자 단말기(16)는 bluetooth, 유선통신 등 적절한 통신방식이 채택될 수 있음에 유의한다.At this time, the communication unit 104 can communicate with the user terminal 16 using WiFi or WLAN. Meanwhile, it should be noted that the present disclosure is not necessarily limited to this, and that the communication unit 104 and the user terminal 16 may adopt an appropriate communication method such as Bluetooth or wired communication.

제어부(105)는 카메라(100), 카메라모터(101) 및 밸브(102)를 제어하며, 카메라(100)로부터 촬영된 이미지를 서버(14)에 송신함으로써, 서버(14)가 논의 수위를 연산할 수 있게 구성된다.The control unit 105 controls the camera 100, the camera motor 101, and the valve 102, and transmits the image captured by the camera 100 to the server 14, so that the server 14 calculates the water level. It is configured so that it can be done.

제어부(105)와 카메라(100)는 tcp/ip 방식을 이용하여 통신할 수 있다. 이때, 제어부(105)는 카메라(100)에 전기적 신호를 송신함으로써, 촬영을 제어할 수 있다. 여기서 촬영을 제어한다는 의미는, 촬영 결정, 노출 및 감도 조절 등을 의미한다. The control unit 105 and the camera 100 can communicate using the TCP/IP method. At this time, the control unit 105 can control shooting by transmitting an electrical signal to the camera 100. Here, controlling the shooting means making shooting decisions, adjusting exposure and sensitivity, etc.

또한, 제어부(105)는, 카메라(100)가 논에 심어진 작물을 주기적으로 촬영하도록 카메라(100) 및 카메라모터(101)를 제어할 수 있다.Additionally, the control unit 105 may control the camera 100 and the camera motor 101 so that the camera 100 periodically photographs crops planted in a rice field.

제어부(105)는 카메라모터(101) 및 밸브(102)를 제어할 때, pwm(pulse width modulation) 제어를 이용하여 제어한다. 이로 인해, 제어부(105)는 카메라모터(101) 및 밸브(102)의 회전 각도를 정교하게 조절할 수 있다. When controlling the camera motor 101 and the valve 102, the control unit 105 uses pulse width modulation (PWM) control. Because of this, the control unit 105 can precisely adjust the rotation angles of the camera motor 101 and the valve 102.

제어부(105)는 GPS 모듈(103)과 UART(universal asynchronous receiver/ transmitter) 방식으로 통신할 수 있다. 제어부(105)는 GPS 모듈(103)이 송신한 위치정보 및 시간정보를 취합하여 통신부(104)에 송신하고, 통신부(104)는 이를 사용자 단말기(16) 또는 서버(14)로 송신할 수 있다.The control unit 105 can communicate with the GPS module 103 using a UART (universal asynchronous receiver/transmitter) method. The control unit 105 collects the location information and time information transmitted by the GPS module 103 and transmits it to the communication unit 104, and the communication unit 104 can transmit it to the user terminal 16 or the server 14. .

전원공급부(106)는 카메라(100), 카메라모터(101), 밸브(102), GPS 모듈(103), 통신부(104) 및 제어부(105)의 전부 또는 일부에 전원을 제공하도록 구성된다. 한편, 본 개시의 일 실시예에서는, 전원공급부(106)는 태양패널을 포함할 수 있다(도 3 참조).The power supply unit 106 is configured to provide power to all or part of the camera 100, camera motor 101, valve 102, GPS module 103, communication unit 104, and control unit 105. Meanwhile, in one embodiment of the present disclosure, the power supply unit 106 may include a solar panel (see FIG. 3).

전원공급부(106)는, 태양패널로부터 유입된 전원을 제어하여, 이를 내장 배터리(미도시)에 저장하고, 인버터(inverter, 미도시)에 전달한다. 인버터에 의해 DC 전원에서 AC 전원으로 변환되면, 재배 관측기기(10)의 각 구성요소에 전원이 공급될 수 있다.The power supply unit 106 controls the power supplied from the solar panel, stores it in a built-in battery (not shown), and delivers it to an inverter (not shown). When DC power is converted to AC power by the inverter, power can be supplied to each component of the cultivation observation device 10.

한편, 본 개시는 반드시 이에 한정되지 아니하며, 재배 관측기기(10)의 인근에 상시 전원이 배설되어 있는 경우라면, 전원공급부(106)는 상시 전원에 연결되고, 상시 전원으로부터 공급되는 전원을 재배 관측기기(10)의 각 구성요소에 전달할 수 있다.Meanwhile, the present disclosure is not necessarily limited to this, and if a constant power source is provided near the cultivation observation device 10, the power supply unit 106 is connected to the constant power source, and the power supplied from the constant power source is used for cultivation observation. It can be delivered to each component of the device 10.

이미지 전처리 방법Image preprocessing methods

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 재배관리 시스템을 이용한 이미지 전처리의 순서도이다.Figure 4 is a flowchart of image pre-processing using a cultivation management system according to an embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 재배관리 시스템(1)을 이용한 이미지 전처리 방법은, 다음과 같은 단계를 포함한다.Referring to FIG. 4, the image pre-processing method using the cultivation management system 1 according to the present disclosure includes the following steps.

카메라(100)를 이용하여 수위측정부의 이미지가 촬영된다(S400). 촬영된 이미지는, 재배 관측기기(10)로부터 서버(14)에 송신된다.An image of the water level measurement unit is captured using the camera 100 (S400). The captured image is transmitted from the cultivation observation device 10 to the server 14.

서버(14)는, 촬영된 이미지를 RGB 채널로 분리하여 각 채널별로 바이너리 이미지(binary image)를 획득한다(S410). 즉, 멀티채널로 구성되는 이미지를 싱글채널인 R 채널, G 채널 및 B 채널로 각각 분리함으로써 각 색상의 분포를 확인할 수 있다. 이때, R 채널, G 채널 및 B 채널을 분리하여 바이너리 이미지를 획득하는 과정은 사용자에 의해 기설정된 방법이 적용된다.The server 14 separates the captured image into RGB channels and obtains a binary image for each channel (S410). In other words, the distribution of each color can be confirmed by dividing the multi-channel image into the single channels R channel, G channel, and B channel. At this time, the process of obtaining a binary image by separating the R channel, G channel, and B channel is applied by a method preset by the user.

이후, 분리된 각 싱글채널의 바이너리 이미지를 이용하여, [수학식 1]에 따라, 그레이 이미지(gray image)를 획득한다(S420).Afterwards, a gray image is obtained according to [Equation 1] using the binary image of each separated single channel (S420).

[수학식 1]에 관해 살펴보자면, 본 개시에 따른 이미지 전처리 과정은, 데이터의 상세 분석을 목적으로 하는 것이 아니라, 이미지 전체의 RGB 분포를 통해 원형마커를 인식하는 것이 목표이다. 따라서, 원형마커를 가장 잘 인식할 수 있도록 B 채널이 제외된다. 여기서, B 채널을 빼는 이유는, 바람직하게는 원형마커의 색상이 노란색을 띠기에, 원형마커의 색상에서 가장 농도가 옅은 색상이 파란색이기 때문이다.Looking at [Equation 1], the image pre-processing process according to the present disclosure is not aimed at detailed analysis of data, but is aimed at recognizing circular markers through the RGB distribution of the entire image. Therefore, the B channel is excluded to best recognize the circular marker. Here, the reason for excluding the B channel is that the color of the circular marker is preferably yellow, and the lightest color among the colors of the circular marker is blue.

변환된, 즉, 이미지 전처리가 완료된 수위측정부(12)의 이미지를 이용하여, 서버(14)는 측정수위를 연산한다(S430).Using the converted image of the water level measuring unit 12, that is, the image preprocessing has been completed, the server 14 calculates the measured water level (S430).

한편, 수위를 연산하는 과정은, 도 10 내지 도 12에서 상세히 후술한다.Meanwhile, the process of calculating the water level will be described in detail later with reference to FIGS. 10 to 12.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위측정부를 RGB 채널로 분리한 것이다.Figure 5 shows the water level measurement unit divided into RGB channels according to an embodiment of the present disclosure.

도 5의 (a)는 밝은 상황에서 촬영된 이미지 원본의 예시이다. 또한, 도 5의 (b), (c), (d)는 각각 촬영된 수위측정부(12)의 이미지가 각각 R 채널, G 채널 및 B 채널로 구분하여 바이너리 이미지로 나타낸 예시이다.Figure 5(a) is an example of an original image taken in a bright situation. In addition, Figures 5 (b), (c), and (d) are examples in which the captured images of the water level measurement unit 12 are divided into R channel, G channel, and B channel and displayed as binary images.

도 5의 (b) 및 (c)에 비하여 도 5의 (d)에서의 B 채널 이미지가 어두운 것을 알 수 있다. 이는, 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 원형마커의 색상에서 가장 농도가 옅은 색상이 파란색이기 때문이다. 이로 인해, 각 채널에서의 밝기를 0 내지 255의 숫자, 즉, 바이너리 데이터로 나타내면, B 채널의 바이너리 데이터의 평균이 가장 낮을 것이다.It can be seen that the B channel image in (d) of Figure 5 is darker compared to (b) and (c) of Figure 5. This is because, as explained previously, the lightest color among the colors of the circular marker is blue. For this reason, if the brightness in each channel is expressed as a number from 0 to 255, that is, binary data, the average of the binary data of the B channel will be the lowest.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 binary 이미지의 세그멘테이션 과정을 나타낸 것이다. Figure 6 shows a segmentation process of a binary image according to an embodiment of the present disclosure.

앞서 설명한 바와 같이, 본 개시에 따른 이미지 전처리 방법은, 데이터의 상세분석을 목적으로 하지 않고, RGB 색 분포를 통해 픽셀 값으로 마커를 인식하는 것이 목표이다. 이에, 이미지 분석 기법 중, 이미지 히스토그램(image histogram) 기법을 사용한다. As described above, the image pre-processing method according to the present disclosure is not aimed at detailed analysis of data, but rather aims at recognizing markers with pixel values through RGB color distribution. Accordingly, among image analysis techniques, the image histogram technique is used.

도 6의 (a)는 수위측정부(12)의 촬영된 이미지를 [수학식 1]에 따라 처리한 바이너린 이미지(binary image)이다. 또한, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에 따른 바이너리 이미지에 대한 바이너리 데이터에 대한 히스토그램을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 6의 (b)의 가로축은 color intensity를 0 부터 255의 숫자로 나타낸 것이고, 세로축은, 각 color intensity에 대응되는 픽셀 수의 값이다. Figure 6 (a) is a binary image obtained by processing the captured image of the water level measuring unit 12 according to [Equation 1]. Additionally, Figure 6(b) shows a histogram for binary data for the binary image according to Figure 6(a). Specifically, the horizontal axis in (b) of FIG. 6 represents color intensity as a number from 0 to 255, and the vertical axis represents the number of pixels corresponding to each color intensity.

도 6의 (b)를 참조하면, 최대값에 집중적으로 분포해 있는, 두 군집을 확인할 수 있다. 이때, 두 군집의 피크값(max1, max2)을 확인할 수 있다. 도 6의 (b)의 예시에 따르면, color intensity가 약 20 및 90인 지점에서 다수의 픽셀이 분포하는 것을 알 수 있다.Referring to (b) of Figure 6, two clusters can be identified, which are concentrated at the maximum value. At this time, the peak values (max1, max2) of the two clusters can be confirmed. According to the example in (b) of FIG. 6, it can be seen that a large number of pixels are distributed at points where the color intensity is approximately 20 and 90.

도 6의 (c)는, 도 6의 (b)에 따른 두 군집의 피크값(max1, max2)의 중간값을 이용하여, 기 설정된 방법으로 도출된 바이너리 이미지의 무게중심(centroid)을 나타낸 것이다. 이때, 무게중심을 빨간색 십자 모형으로 표시되었다.Figure 6(c) shows the centroid of the binary image derived by a preset method using the median value of the peak values (max1, max2) of the two clusters according to Figure 6(b). . At this time, the center of gravity was indicated by a red cross.

도 7 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 수위측정부의 전처리 이미지를 상황별로 나타낸 것이다.Figures 7 to 9 show pre-processing images of the water level measuring unit according to an embodiment of the present disclosure for each situation.

도 7은, 본 개시에 의한 수위측정부(12)에 물이 맺혀있는 상황을 가정하여 이미지 촬영 및 이미지 전처리를 한 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 7의 (a)는, 수위측정부(12)가 물에 잠겼을 때의 촬영된 이미지, 이를 R, G, B 채널로 각각 분리한 것이다. Figure 7 shows the results of image shooting and image pre-processing assuming a situation where water is present in the water level measuring unit 12 according to the present disclosure. Specifically, Figure 7(a) shows an image taken when the water level measuring unit 12 was submerged in water, which is separated into R, G, and B channels.

도 7의 (b)는, 도 7의 (a)에 따른 각 채널을 이용하여 도출된 바이너리 이미지이다. Figure 7(b) is a binary image derived using each channel according to Figure 7(a).

도 7의 (c)는, 도 7의 (b)에 따른 바이너리 이미지의, color intensity에 대한 픽셀값을 히스토그램으로 나타낸 것이다.Figure 7(c) shows the pixel value for color intensity of the binary image according to Figure 7(b) as a histogram.

도 7의 (d)는, 도 7의 (c)에 따른 두 피크값을 이용하여 기 설정된 방법으로 보정한 이미지이다.Figure 7(d) is an image corrected using a preset method using the two peak values according to Figure 7(c).

도 7의 (e)는, 도 7의 (d)에 따른 보정된 이미지의 무게중심을 기 설정된 방법으로 구한 무게중심을 나타낸 것이다. 도 7의 (e)를 참조하면, 본 개시에 따른 수위측정부(12)는 물에 잠겨 있는 상황에서도, 배경과 원형마커의 구분이 명확하고, 원형마커의 무게중심이 용이하게 식별되는 이미지가 도출되는 것을 확인할 수 있다. Figure 7(e) shows the center of gravity of the corrected image according to Figure 7(d) obtained by a preset method. Referring to (e) of FIG. 7, the water level measuring unit 12 according to the present disclosure produces an image in which the background and the circular marker are clearly distinguished and the center of gravity of the circular marker is easily identified even when submerged in water. You can check what is being derived.

이로 인해, 실제 논에서 수위측정부(12)에 물이 맺혀 있는 상황에서라도, 본 개시에 의한 수위측정부(12) 및 본 개시에 의한 이미지 전처리 방법을 이용하면, 원형마커를 쉽게 식별할 수 있다는 장점이 있다.For this reason, even in a situation where water forms on the water level measuring unit 12 in an actual rice field, the circular marker can be easily identified by using the water level measuring unit 12 according to the present disclosure and the image preprocessing method according to the present disclosure. There is an advantage.

도 8은 본 개시에 의한 수위측정부(12)의 적어도 일부가 담수에 잠겨 있는 상황을 가정하여 이미지 촬영 및 이미지 전처리를 한 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 8의 (a)는, 수위측정부(12)가 물에 잠겼을 때의 촬영된 이미지, 이를 R, G, B 채널로 각각 분리한 것이다. 도 8의 (a)를 참조하면, 각 이미지의 하단부에 수위측정부(12) 일부가 물에 반사되어 나타난 것을 알 수 있다.Figure 8 shows the results of image taking and image pre-processing under the assumption that at least a portion of the water level measuring unit 12 according to the present disclosure is submerged in fresh water. Specifically, Figure 8(a) shows an image taken when the water level measuring unit 12 was submerged in water, which is separated into R, G, and B channels. Referring to (a) of FIG. 8, it can be seen that a portion of the water level measurement unit 12 appears reflected in the water at the bottom of each image.

도 8의 (b)는, 도 8의 (a)에 따른 각 채널을 이용하여 도출된 바이너리 이미지이다. Figure 8(b) is a binary image derived using each channel according to Figure 8(a).

도 8의 (c)는, 도 8의 (b)에 따른 바이너리 이미지의, color intensity에 대한 픽셀값을 히스토그램으로 나타낸 것이다.Figure 8(c) shows the pixel value for color intensity of the binary image according to Figure 8(b) as a histogram.

도 8의 (d)는, 도 8의 (c)에 따른 두 피크값을 이용하여 기 설정된 방법으로 보정한 이미지이다. 도 8의 (d)를 참조하면, 보정된 이미지에는 물에 잠긴 수위측정부(12)의 일부 및 물에 반사된 부분은 나타나지 않은 것을 알 수 있다.Figure 8(d) is an image corrected using a preset method using the two peak values according to Figure 8(c). Referring to (d) of FIG. 8, it can be seen that the part of the water level measurement unit 12 submerged in water and the part reflected in the water do not appear in the corrected image.

도 8의 (e)는, 도 8의 (d)에 따른 보정된 이미지의 무게중심을 기 설정된 방법으로 구한 무게중심을 나타낸 것이다. 도 8의 (e)를 참조하면, 본 개시에 따른 수위측정부(12)는 물에 잠겨 있는 상황에서, 물에 잠긴 부분은 식별되지 않고, 물에 잠기지 않은 부분의 원형마커 및 원형마커의 무게중심만이 도출되는 것을 확인할 수 있다. Figure 8(e) shows the center of gravity of the corrected image according to Figure 8(d) obtained by a preset method. Referring to (e) of FIG. 8, when the water level measuring unit 12 according to the present disclosure is submerged in water, the submerged portion is not identified, and the circular marker of the non-submerged portion and the weight of the circular marker are displayed. It can be confirmed that only the center is derived.

이로 인해, 실제 논에서 수위측정부(12)의 적어도 일부가 담수에 잠겨 있는 상황에서라도, 본 개시에 의한 수위측정부(12) 및 본 개시에 의한 이미지 전처리 방법을 이용하면, 원형마커를 쉽게 식별할 수 있다는 장점이 있다.For this reason, even in a situation where at least a portion of the water level measurement unit 12 is submerged in fresh water in an actual rice field, the circular marker can be easily identified by using the water level measurement unit 12 according to the present disclosure and the image preprocessing method according to the present disclosure. There is an advantage to being able to do it.

도 9는 본 개시에 의한 수위측정부(12)가 광원이 없는 환경에 배치되는 상황을 가정하여 이미지 촬영 및 이미지 전처리를 한 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 9의 (a)는, 수위측정부(12)가 물에 잠겼을 때의 촬영된 이미지, 이를 R, G, B 채널로 각각 분리한 것이다. 도 9의 (a)를 참조하면, 각 이미지의 원형마커가 희미하게 식별되는 정도인 것을 확인할 수 있다.Figure 9 shows the results of image capturing and image pre-processing assuming that the water level measuring unit 12 according to the present disclosure is placed in an environment without a light source. Specifically, Figure 9(a) shows an image taken when the water level measurement unit 12 was submerged in water, which is separated into R, G, and B channels. Referring to (a) of FIG. 9, it can be seen that the circular marker in each image is only vaguely identifiable.

도 9의 (b)는, 도 8의 (a)에 따른 각 채널을 이용하여 도출된 바이너리 이미지이다. Figure 9(b) is a binary image derived using each channel according to Figure 8(a).

도 9의 (c)는, 도 8의 (b)에 따른 바이너리 이미지의, color intensity에 대한 픽셀값을 히스토그램으로 나타낸 것이다.Figure 9(c) shows the pixel value for color intensity of the binary image according to Figure 8(b) as a histogram.

도 9의 (d)는, 도 9의 (c)에 따른 두 피크값을 이용하여 기 설정된 방법으로 보정한 이미지이다. 도 9의 (d)를 참조하면, 보정된 이미지는 도 9의 (a)에 따른 이미지에 비하여 선명하게 원형마커가 식별되는 것을 확인할 수 있다.Figure 9(d) is an image corrected using a preset method using the two peak values according to Figure 9(c). Referring to (d) of FIG. 9, it can be seen that the circular marker is clearly identified in the corrected image compared to the image according to (a) of FIG. 9.

도 9의 (e)는, 도 9의 (d)에 따른 보정된 이미지의 무게중심을 기 설정된 방법으로 구한 무게중심을 나타낸 것이다. 도 9의 (e)를 참조하면, 본 개시에 따른 수위측정부(12)는 광원이 없는 상황에서, 원형마커 및 원형마커의 무게중심이 뚜렷하게 도출되는 것을 확인할 수 있다. Figure 9(e) shows the center of gravity of the corrected image according to Figure 9(d) obtained by a preset method. Referring to (e) of FIG. 9, it can be seen that the water level measuring unit 12 according to the present disclosure clearly derives the circular marker and the center of gravity of the circular marker in a situation where there is no light source.

이로 인해, 실제 논에서 수위측정부(12)를 야간에 촬영하더라도, 본 개시에 의한 수위측정부(12) 및 본 개시에 의한 이미지 전처리 방법을 이용하면, 원형마커를 쉽게 식별할 수 있다는 장점이 있다.For this reason, even if the water level measuring unit 12 is photographed at night in an actual rice field, the advantage is that the circular marker can be easily identified by using the water level measuring unit 12 according to the present disclosure and the image preprocessing method according to the present disclosure. there is.

수위 연산 방법Water level calculation method

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 전처리 이미지를 이용한 수위 연산 방법의 순서도이다. 도 11 및 도 12는 본 개시의 도 10에 따른 수위 연산 방법의 예시를 나타낸 것이다.Figure 10 is a flowchart of a water level calculation method using a preprocessed image according to an embodiment of the present disclosure. Figures 11 and 12 show examples of the water level calculation method according to Figure 10 of the present disclosure.

도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 개시에 따른 수위 연산 방법을 상세히 설명한다.With reference to FIGS. 10 to 12 , the water level calculation method according to the present disclosure will be described in detail.

본 개시에 따른 서버(14)가 수신한 수위측정부(12)의 이미지를 전처리하여, 수위를 연산하는 과정은 다음과 같은 단계를 포함한다.The process of calculating the water level by preprocessing the image of the water level measuring unit 12 received by the server 14 according to the present disclosure includes the following steps.

수위측정부(12)의 원형마커 하나를 y축을 기준으로 0 부터 100까지 등간격으로 분할한다. 이때, 물에 잠긴 원형마커의 y축의 값이 k라면, y≥k 인 영역의 무게중심을 도출한다(S1000). 여기서, k는 0에서 100 사이의 정수이다.One circular marker of the water level measuring unit 12 is divided into equal intervals from 0 to 100 based on the y-axis. At this time, if the y-axis value of the circular marker submerged in water is k, the center of gravity of the area where y≥k is derived (S1000). Here, k is an integer between 0 and 100.

한편 S1000 과정에서 무게중심을 도출하는 과정은, yc(무게중심의 y축 값) 및 수심의 상관관계에 따른 회귀방정식을 이용한다(S1010). 이때, 회귀방정식은 k가 0에서부터 100 사이에서, 각 k값에 따른 yc의 값을 미리 구해 놓고(도 11 참조), k 값 및 yc의 관계로부터 도출될 수 있다. Meanwhile, the process of deriving the center of gravity in the S1000 process uses a regression equation based on the correlation between y c (y-axis value of the center of gravity) and water depth (S1010). At this time, the regression equation can be derived from the relationship between the k value and y c by calculating the value of y c according to each k value in advance when k is between 0 and 100 (see FIG. 11).

구체적으로, 도 11의 (a)는 k=0 일 때를 나타낸 것이다. 또한, 도 11의 (b)는 k가 25일 때의 무게중심(C)을 나타낸 것이다. 이때 C의 y 좌표가 yc 가 된다. 또한, 도 11의 (c)는 k가 50일 때, 도 11의 (d)는 k가 75일 때를 나타낸 것이다. Specifically, Figure 11(a) shows the case when k=0. Additionally, Figure 11 (b) shows the center of gravity (C) when k is 25. At this time, the y coordinate of C becomes y c . Additionally, Figure 11(c) shows when k is 50, and Figure 11(d) shows when k is 75.

한편, 바람직하게는 회귀방정식은, 일차, 이차 및 삼차 다항식을 이용하여 도출될 수 있다.Meanwhile, preferably, the regression equation can be derived using first-order, second-order, and third-order polynomials.

일차, 이차 및 삼차 다항식에 따른 차수별 회귀분석 결과는 도 12와 같다. 도 12의 가로 축은 물에 잠겨서 크로핑(cropping)된 비율, 즉, k값이고, 세로 축은 이에 따른 무게중심(C)의 y값이다. The results of regression analysis by order according to first-order, second-order, and third-order polynomials are shown in Figure 12. The horizontal axis of FIG. 12 is the cropping ratio due to immersion in water, that is, the k value, and the vertical axis is the y value of the center of gravity (C) accordingly.

도 12의 (a)는 실제 k값에 따른 yc를 연산한 것이다. 도 12의 (b) 내지 (d)는 각각 일차, 이차, 삼차 회귀방정식을 이용하여 도출한 무게중심의 y값과 실제 yc를 비교한 것이다. 도 12의 (b) 내지 (d)를 참고하면, 회귀방정식의 차수가 높아질수록, 정확도(R2)가 증가하는 것을 알 수 있다.Figure 12 (a) shows y c calculated according to the actual k value. Figures 12 (b) to (d) compare the y value of the center of gravity derived using first-order, second-order, and third-order regression equations, respectively, and the actual y c . Referring to Figures 12 (b) to (d), it can be seen that the accuracy (R 2 ) increases as the degree of the regression equation increases.

변환된 이미지 중 잠긴 원형마커와 물에 잠기지 않은 적어도 일부가 물에 잠긴 원형마커를 구분한다(S1020). 예를 들어, 7행으로 배열된 원형 마커 중 3개가 물에 잠기고, 1개의 일부가 물에 잠기고, 나머지 3개는 물에 잠기지 않은 경우, 4개는 물에 잠긴 것으로, 3개는 물에 잠기지 않은 것으로 구분한다.Among the converted images, circular markers that are submerged and circular markers that are not submerged and at least partially submerged in water are distinguished (S1020). For example, if three of the circular markers arranged in a row of seven are submerged, one is partially submerged, and the remaining three are not submerged, then four are submerged and three are not submerged. Classify as not.

이후, 물에 잠긴 원형마커의 개수가 3개이고, 일부가 잠긴 원형마커가 4 번째 원형마커인 것으로 확인되면, 서버(14)는 이를 이용하여 수위를 연산한다. 구체적으로, 4 번째 원형마커의 잠긴 부분의 나머지 부분의 무게중심의 y 값을 도출한다. 이후, S1010 단계에서 도출된 회귀방정식을 이용하여 잠긴 부분의 높이를 결정한다. 물에 전부 잠긴 원형마커 3 개의 높이에 4 번째 원형마커의 잠긴 높이를 더하여, 최종 수위를 연산한다(S1030).Afterwards, when it is confirmed that the number of circular markers submerged in water is three and that the circular marker partially submerged is the fourth circular marker, the server 14 uses this to calculate the water level. Specifically, the y value of the center of gravity of the remaining part of the locked part of the fourth circular marker is derived. Afterwards, the height of the submerged portion is determined using the regression equation derived in step S1010. The final water level is calculated by adding the submerged height of the fourth circular marker to the height of the three circular markers fully submerged in water (S1030).

본 개시에 따르면, S1000 내지 S1030의 단계에 거친 간단한 연산 과정을 통해 논의 수위가 정확하게 연산될 수 있다는 장점이 있다.According to the present disclosure, there is an advantage that the water level of the rice field can be accurately calculated through a simple calculation process in steps S1000 to S1030.

학습모델의 구성 및 이를 이용한 예측 방법Configuration of learning model and prediction method using it

도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 13 is a block diagram showing the configuration of a server according to an embodiment of the present disclosure.

도 13을 참조하면, 본 개시에 따른 서버(14)는, AI 모델 구축부(140), 관개 용수관 이미지 입력부(141), 관개 용수관 수위 입력부(142), 작물의 이미지 입력부(143), 작물의 분얼상황 입력부(144), 작물의 품종 및 이앙일자 입력부(145), 작물의 출수상황 입력부(146)의 전부 또는 일부를 포함한다.Referring to FIG. 13, the server 14 according to the present disclosure includes an AI model construction unit 140, an irrigation water pipe image input unit 141, an irrigation water pipe water level input unit 142, a crop image input unit 143, It includes all or part of the crop tillering status input unit 144, the crop variety and transplanting date input unit 145, and the crop heading status input unit 146.

AI 모델 구축부(140)는, 재배 관측기기(10)의 카메라(100)에 의해 촬영된 관개 용수관(2)의 이미지를 입력자료로, 관개 용수관(2)에 구비된 수위센서(미도시)에 의해 측정된 수위 정보를 출력자료로 하여 인공지능 모델을 학습한다. 이때, 관개 용수관(2)의 이미지는, 관개 용수관 이미지 입력부(141)에 입력된다. 또한, 수위센서에 의해 측정된 관개 용수관(2)의 수위는, 관개 용수관 수위 입력부(142)에 입력된다.The AI model construction unit 140 uses the image of the irrigation water pipe 2 captured by the camera 100 of the cultivation observation device 10 as input data, and uses the water level sensor (not shown) provided in the irrigation water pipe 2 as input data. An artificial intelligence model is learned using the water level information measured by the city as output data. At this time, the image of the irrigation water pipe 2 is input to the irrigation water pipe image input unit 141. Additionally, the water level of the irrigation water pipe 2 measured by the water level sensor is input to the irrigation water pipe water level input unit 142.

학습된 인공지능 모델에, 학습된 이미지와 다른 관개 용수관(2)의 이미지가 입력되면, 해당 이미지에 상응하는 수위가 도출될 수 있다. When an image of an irrigation water pipe (2) different from the learned image is input to the learned artificial intelligence model, the water level corresponding to the image can be derived.

본 개시에 의한 AI 모델 구축부(140)에 의해, 수위센서가 구비되지 않은 관개 용수관(2)에 재배 관측기기(10)만 설치되면 수위를 자동으로 측정할 수 있다는 장점이 있다.The AI model construction unit 140 according to the present disclosure has the advantage of automatically measuring the water level when only the cultivation observation device 10 is installed in the irrigation water pipe 2 that is not equipped with a water level sensor.

또한, AI 모델 구축부(140)는, 재배 관측기기(10)에 의해 촬영된 작물의 이미지를 입력자료로, 작물의 분얼상황을 출력자료로 하여 다른 인공지능 모델을 학습한다. 이때, 작물의 이미지는, 작물의 이미지 입력부(143)에 입력된다. 또한, 작물의 분얼상황은 작물의 분얼상황 입력부(144)에 입력된다. In addition, the AI model construction unit 140 learns another artificial intelligence model using the image of the crop captured by the cultivation observation device 10 as input data and the tillering status of the crop as output data. At this time, the image of the crop is input into the crop image input unit 143. Additionally, the tillering status of the crop is input into the tillering status input unit 144 of the crop.

이때, 학습된 다른 인공지능 모델에, 학습된 이미지와 다른 작물의 이미지가 입력되면, 해당 이미지에 상응하는 분얼상황이 도출될 수 있다.At this time, if an image of a crop different from the learned image is input to another learned artificial intelligence model, a tillering situation corresponding to the image may be derived.

본 개시에 의한 AI 모델 구축부(140)에 의해, 작물의 분얼상황 및 분얼단계에 관한 지식이 없는 미숙련 작업자라도, 자동으로 출력되는 분얼상황을 통해 추수 시기를 결정할 수 있다는 장점이 있다.The AI model construction unit 140 according to the present disclosure has the advantage of being able to determine the harvest time through the automatically output tillering status, even if an unskilled worker has no knowledge of the tillering status and tillering stage of the crop.

또한, AI 모델 구축부(140)는, 재배 관측기기(10)에 의해 촬영된 작물의 이미지 및 작물의 품종을 입력자료로, 작물의 이앙일자를 출력자료로 하여 또다른 인공지능 모델을 학습한다. 이때, 작물의 이미지는, 작물의 이미지 입력부(143)에 입력된다. 또한, 작물의 품종 및 작물의 이앙일자는 작물의 품종 및 이앙일자 입력부(145)에 입력된다.In addition, the AI model construction unit 140 learns another artificial intelligence model using the image of the crop and the crop variety captured by the cultivation observation device 10 as input data and the transplanting date of the crop as output data. . At this time, the image of the crop is input into the crop image input unit 143. In addition, the crop variety and crop transplant date are input into the crop variety and transplant date input unit 145.

이때, 학습된 또다른 인공지능 모델에, 학습된 이미지와 다른 작물의 이미지 및 작물의 품종이 입력되면, 해당 이미지에 상응하는 이앙일자가 출력된다.At this time, when an image of a crop and a crop variety different from the learned image are input to another learned artificial intelligence model, the transplanting date corresponding to the image is output.

본 개시에 의한 AI 모델 구축부(140)에 의해, 작물의 바람직한 이앙일자가 출력됨에 따라, 이앙시기에 관한 지식이 없는 미숙련 작업자라도, 자동으로 출력되는 이앙일자를 통해 이앙 시기를 결정할 수 있다는 장점이 있다.As the preferred transplanting date of crops is output by the AI model construction unit 140 according to the present disclosure, even an unskilled worker without knowledge of the transplanting time can determine the transplanting time through the automatically output transplanting date. There is.

또한, AI 모델 구축부(140)는, 재배 관측기기(10)에 의해 촬영된 작물의 이미지를 입력자료로, 작물의 출수상황을 출력자료로 하여 또다른 인공지능 모델을 학습힌다. 이때, 작물의 이미지는, 작물의 이미지 입력부(143)에 입력된다. 또한, 작물의 출수상황은 작물의 출수상황 입력부(146)에 입력된다. 여기서, 작물의 출수상황은, 논 포장에서의 출수기(heading stage)를 포함한다.In addition, the AI model construction unit 140 learns another artificial intelligence model using the image of the crop captured by the cultivation observation device 10 as input data and the heading situation of the crop as output data. At this time, the image of the crop is input into the crop image input unit 143. Additionally, the heading status of crops is input into the crop heading status input unit 146. Here, the heading situation of the crop includes the heading stage in the paddy field.

이때, 학습된 또다른 인공지능 모델에, 학습된 이미지와 다른 작물의 이미지가 입력되면, 해당 이미지에 상응하는 출수기가 출력된다. At this time, when an image of a crop different from the learned image is input to another learned artificial intelligence model, a water harvester corresponding to the image is output.

본 개시에 의한 AI 모델 구축부(140)에 의해, 작물의 바람직한 출수기가 출력됨에 따라, 출수기에 관한 지식이 없는 미숙련 작업자라도, 자동으로 출력되는 출수일자를 통해 출수시기의 이름과 늦음을 알 수 있고, 이에 적절하게 대응할 수 있다는 장점이 있다.As the AI model construction unit 140 according to the present disclosure outputs the desired planting time of the crop, even an unskilled worker without knowledge of the planting machine can know the name and lateness of the planting time through the automatically output heading date. There is an advantage in being able to respond appropriately.

한편, 본 개시에 의한 작물의 이미지가 촬영되고 이미지가 저장될 때, GPS 모듈(103)에 의해 수집된 위치정보 및 시간정보가 함께 저장되는 것이 바람직하다.Meanwhile, when an image of a crop according to the present disclosure is captured and the image is stored, it is preferable that the location information and time information collected by the GPS module 103 are stored together.

또한, 인공지능 모델은, MLP, CNN, RNN, ANN 등일 수 있다. Additionally, the artificial intelligence model may be MLP, CNN, RNN, ANN, etc.

한편, 서버(14)의 인공지능 학습 모델 외에도, 룰베이스 알고리즘(rule-base algorithm)을 이용하여, 작물의 생육정도가 분석될 수 있다. 이를 위해, 재배 관측기기(10)는 논에 심어진 작물을 주기적으로 촬영한다.Meanwhile, in addition to the artificial intelligence learning model of the server 14, the growth degree of crops can be analyzed using a rule-base algorithm. For this purpose, the cultivation observation device 10 periodically photographs crops planted in the rice field.

촬영된 작물의 이미지는 GPS 모듈(103)에 의해 수집된 위치정보 및 시간정보와 함께 서버(14)에 전송된다.The captured image of the crop is transmitted to the server 14 along with the location information and time information collected by the GPS module 103.

서버(14)는, 촬영된 작물의 이미지를 이용하여 기 설정된 방법을 이용하여 엽면적을 산출한다. 또한, 서버(14)는 산출된 엽면적을 이용하여, 기 설정된 기준에 따라 생육 정도를 분석할 수 있다.The server 14 calculates the leaf area using a preset method using the photographed image of the crop. Additionally, the server 14 can use the calculated leaf area to analyze the degree of growth according to preset standards.

이때, 서버(14) 논에 심어진 작물의 품종이 입력되면서, 촬영시기, 생육정도 및 품종이 생육데이터로 서버(14)에 저장된다.At this time, as the variety of the crop planted in the rice field of the server 14 is input, the shooting time, growth degree, and variety are stored in the server 14 as growth data.

서버(14)는, 생육데이터를 연도별로 정리하여, 사용자 단말기(16)를 통해 출력할 수 있다. 이때, 연도별 생육 데이터는 표 또는 그래프의 형식으로 출력되는 것이 바람직하다.The server 14 can organize growth data by year and output it through the user terminal 16. At this time, it is desirable that annual growth data be output in the form of a table or graph.

또한, 본 개시에 의한 재배관리 시스템(1)을 이용함으로써, 사용자는 밸브(102)의 작동이상 여부를 판단할 수 있다.Additionally, by using the cultivation management system 1 according to the present disclosure, the user can determine whether the valve 102 is malfunctioning.

구체적으로, 사용자가 사용자 단말기(16)에 밸브(102)를 개폐하기 위한 제어명령을 입력하면, 입력된 제어명령은 재배 관측기기(10)의 통신부(104)를 거쳐, 밸브(102)에 전달된다. Specifically, when the user inputs a control command to open and close the valve 102 in the user terminal 16, the input control command is transmitted to the valve 102 through the communication unit 104 of the cultivation observation device 10. do.

이때, 서버(14)는 재배 관측기기(10)에 의해 촬영되는 관개 용수관(2)의 이미지를 이용하여 실시간으로 수위를 연산할 수 있다. 한편, 사용자에 의한 밸브(102) 제어명령이 입력된 후 소정의 시간이 경과하였음에도 관개 용수관(2)의 수위가 변화가 없는 것으로 판단되면, 서버(14)는 밸브(102)가 고장인 것으로 판단한다. 밸브(102)가 고장인 것으로 판단되면, 서버(14)는 사용자 단말기(16)를 통해 사용자에게 밸브 고장 알림을 제공할 수 있다.At this time, the server 14 can calculate the water level in real time using the image of the irrigation water pipe 2 captured by the cultivation observation device 10. On the other hand, if it is determined that the water level of the irrigation water pipe (2) does not change even after a predetermined time has elapsed after the valve 102 control command is input by the user, the server 14 determines that the valve 102 is broken. judge. If it is determined that the valve 102 is malfunctioning, the server 14 may provide a valve malfunction notification to the user through the user terminal 16.

이로 인해, 사용자가 실시간으로 밸브(102)가 고장났는지 여부를 판단할 수 있다는 장점이 있다.Because of this, there is an advantage that the user can determine whether the valve 102 is broken in real time.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

1: 재배관리 시스템
10: 재배 관측기기
100: 카메라
101: 카메라모터
102: 밸브
103: GPS 모듈
104: 통신부
105: 제어부
106: 전원공급부
12: 수위측정부
120: 원형마커
14: 서버
16: 사용자 단말기
2: 관개 용수관
3: 수문제어부
4: 기상정보 수집부
1: Cultivation management system
10: Cultivation observation device
100: Camera
101: Camera motor
102: valve
103: GPS module
104: Department of Communications
105: control unit
106: Power supply unit
12: Water level measurement unit
120: Circular marker
14: Server
16: User terminal
2: Irrigation water pipe
3: Hydrological Control Department
4: Weather information collection department

Claims (7)

논의 표면에 수직한 방향으로 N 개의 원형마커가 등간격으로 배치되는 원형마커를 포함하는 수위측정부;
상기 수위측정부를 촬영하도록 구성된 재배 관측기기;
상기 재배 관측기기에 의해 촬영된 이미지를 수신하여 논의 수위를 연산하도록 구성된 서버; 및
상기 서버에서 연산된 수위를 상기 재배 관측기기를 통해 수신하고, 상기 재배 관측기기에 제어명령을 송신하도록 구성된 사용자 단말기를 포함하며,
상기 수위측정부가 물에 잠김으로써, 상기 N 개의 원형마커 중 M 개의 원형마커가 물에 잠기고, M+1 번째 원형마커의 일부가 잠기는 경우,
상기 서버는, 상기 M+1 번째 원형마커 중 잠기지 않은 부분의 무게중심을 도출하고, 상기 잠기지 않은 부분의 무게중심을 이용하여 가려진 부분의 y축 값을 도출하고, 상기 가려진 부분의 y축 값을 이용하여 수위를 연산하고,
상기 재배 관측기기는,
상기 수위측정부와 함께 상기 논에서 재배되는 작물, 상기 논의 관개 용수관, 및 상기 관개 용수관과 유체 소통하는 물꼬를 촬영하도록 구성된 카메라;
상기 관개 용수관의 수위를 센싱하도록 구성된 수위센서;를 포함하고,
상기 서버는, 상기 카메라에 의해 촬영된 관개 용수관의 이미지를 입력자료로 하고 수위센서에 의해 측정된 관개 용수관의 수위를 출력자료로 하여 인공지능 모델을 학습하고,
상기 학습된 모델에 대하여 관개 용수관의 다른 이미지가 입력되면, 관개 용수관의 수위가 출력되는,
재배관리 시스템.
A water level measuring unit including N circular markers arranged at equal intervals in a direction perpendicular to the surface of the paddy field;
A cultivation observation device configured to photograph the water level measurement unit;
A server configured to receive the image captured by the cultivation observation device and calculate the water level of the rice field; and
It includes a user terminal configured to receive the water level calculated by the server through the cultivation observation device and transmit a control command to the cultivation observation device,
When the water level measuring unit is submerged in water, M circular markers among the N circular markers are submerged in water, and a portion of the M+1 circular marker is submerged,
The server derives the center of gravity of the unlocked part of the M+1th circular marker, derives the y-axis value of the hidden part using the center of gravity of the unlocked part, and calculates the y-axis value of the hidden part. Calculate the water level using
The cultivation observation device is,
A camera configured to photograph crops grown in the rice field, irrigation water pipes of the rice fields, and water pipes in fluid communication with the irrigation water pipes together with the water level measuring unit;
It includes a water level sensor configured to sense the water level of the irrigation water pipe,
The server learns an artificial intelligence model using the image of the irrigation water pipe captured by the camera as input data and the water level of the irrigation water pipe measured by the water level sensor as output data,
When another image of an irrigation water pipe is input to the learned model, the water level of the irrigation water pipe is output.
Cultivation management system.
제1항에 있어서,
상기 카메라의 각도를 조절하도록 구성된 카메라모터;
상기 관개 용수관의 개폐를 조절하도록 구성된 밸브;
상기 재배 관측기기의 위치를 좌표로 변환하도록 구성된 GPS 모듈;
상기 사용자 단말기 및 상기 물꼬에 배치되는 수문제어부와 유선 또는 무선으로 통신하도록 구성된 통신부; 및
상기 카메라, 상기 카메라모터 및 상기 밸브를 제어하고, 상기 카메라로부터 촬영된 이미지를 상기 서버에 송신하도록 구성된 제어부; 를 포함하는,
재배관리 시스템.
According to paragraph 1,
a camera motor configured to adjust the angle of the camera;
a valve configured to regulate opening and closing of the irrigation water pipe;
a GPS module configured to convert the location of the cultivation observation device into coordinates;
a communication unit configured to communicate wired or wirelessly with the user terminal and a water control unit disposed at the water source; and
a control unit configured to control the camera, the camera motor, and the valve, and transmit images captured from the camera to the server; Including,
Cultivation management system.
제2항에 있어서,
상기 카메라모터는 두 개의 서보모터를 포함하고,
상기 두 개의 서보모터는 상호 직교하는 방향으로 각각 180°회전이 가능한,
재배관리 시스템.
According to paragraph 2,
The camera motor includes two servomotors,
The two servomotors are each capable of rotating 180° in mutually orthogonal directions,
Cultivation management system.
제2항에 있어서,
상기 서버는,
상기 카메라를 이용하여 촬영된 수위측정부의 이미지를 RGB 채널로 분리하여, 각 채널별로 바이너리 이미지를 획득하고,
상기 각 채널별 바이너리 이미지인 R, G 및 B를 이용하여 아래 수학식을 연산함으로써, 그레이 이미지로 변환된 이미지의 명도가 연산되는,

재배관리 시스템.
According to paragraph 2,
The server is,
Separate the image of the water level measurement unit taken using the camera into RGB channels, and obtain a binary image for each channel,
By calculating the equation below using the binary images R, G and B for each channel, the brightness of the image converted to a gray image is calculated,

Cultivation management system.
제4항에 있어서,
상기 서버는,
상기 그레이 이미지의 명도는 0 내지 255 중 어느 하나로 연산되며
상기 명도 각각에 대한 픽셀의 수의 히스토그램을 도출하고,
상기 히스토그램에서 추출한 피크값을 이용하여, 기 설정된 방법으로 상기 그레이 이미지를 보정하고,
상기 서버는,
상기 보정된 그레이 이미지를 이용하여 원형마커 중 잠기지 않은 부분의 무게중심을 도출하고, 상기 잠기지 않은 부분의 무게중심을 이용하여 가려진 부분의 y축 값을 도출하고, 상기 가려진 부분의 y축 값을 이용하여 수위를 연산하는,
재배관리 시스템.
According to paragraph 4,
The server is,
The brightness of the gray image is calculated as one of 0 to 255.
Deriving a histogram of the number of pixels for each of the brightnesses,
Correcting the gray image using a preset method using the peak value extracted from the histogram,
The server is,
Using the corrected gray image, the center of gravity of the unlocked part of the circular marker is derived, the y-axis value of the hidden part is derived using the center of gravity of the unlocked part, and the y-axis value of the hidden part is used. to calculate the water level,
Cultivation management system.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 사용자 단말기에, 상기 밸브를 개폐하기 위한 제어명령이 사용자에 의해 입력되면,
상기 사용자 단말기는, 상기 제어명령을 상기 재배 관측기기에게 송신하고,
상기 제어부는, 상기 밸브에 상기 제어명령을 전달하며,
상기 사용자 단말기에, 상기 밸브를 개폐하기 위한 제어명령이 사용자에 의해 입력되었음에도, 상기 학습된 모델에 의해 출력된 관개 용수관의 수위에 변화가 없는 것으로 판단되면,
상기 서버는, 상기 밸브가 고장인 것으로 판단하고, 상기 사용자 단말기에 상기 밸브의 고장 알림을 제공하는,
재배관리 시스템.
According to paragraph 2,
When a control command for opening and closing the valve is input to the user terminal by the user,
The user terminal transmits the control command to the cultivation observation device,
The control unit transmits the control command to the valve,
If it is determined that there is no change in the water level of the irrigation water pipe output by the learned model even though a control command for opening and closing the valve is input to the user terminal by the user,
The server determines that the valve is broken and provides a malfunction notification of the valve to the user terminal.
Cultivation management system.
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