KR102660090B1 - 광학지수 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

광학지수 측정장치 및 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학지수 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 광학지수 측정장치는, 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 획득하는 다수 개의 분광 센서; 및 상기 분광 센서에서 획득한 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학지수 측정장치에 의하면, 경제적으로 다양한 광학지수를 측정하는 것이 가능하다.

Description

광학지수 측정장치 및 측정방법{Optical index measuring device and measuring method}
본 발명은 광학지수 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경제적으로 다양한 광학지수를 측정하는 것이 가능한 광학지수 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
농작물, 산림, 하천 등에 관한 정보를 얻기 위한 방법 중의 하나로 농작물 등에 대한 이미지를 활용하는 방법이 있다. 이러한 방법은 분석 대상의 상태가 반사광에 반영되는 특징을 이용하여 분석 대상을 촬영한 이미지의 파장 분포를 분석함으로써 분석 대상에 관한 정보를 얻는다.
기존에는 이미지를 이용한 분석을 위해 RGB 센서를 통해 얻어진 이미지를 이용하였다.
그러나 RGB 센서를 이용하여서는 가시광선 영역의 데이터만을 얻을 수 있기 때문에 취득한 데이터를 통해 도출할 수 있는 분석 결과물의 종류와 정확성에 한계가 있을 수 밖에 없다.
위와 같은 한계를 극복하기 위하여 다분광 센서를 활용할 수 있는데, 다분광 센서는 가시광선 영역의 데이터 외에 적변(red edge) 대역이나 근적외선(near infra-red) 대역 등의 데이터를 얻을 수 있으며, 보다 세분화된 밴드 대역의 데이터를 얻는 것이 가능하다.
그런데 분석 대상물에 대한 보다 정확한 정보를 얻기 위해서는 동시에 촬영된 여러 밴드 대역의 데이터를 활용할 필요성이 있다.
KR 20-0404482 Y1
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 여러 밴드 대역의 분광 데이터를 용이하게 얻음으로써 다양한 광학지수를 산출하는 것이 가능한 광학지수 측정장치 및 측정방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 획득하는 다수 개의 분광 센서; 및 상기 분광 센서에서 획득한 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 산출부;를 포함하는 광학지수 측정장치에 의해 달성된다.
상기 산출부는, 상기 분광 센서 각각에서 획득한 이미지 데이터를 조합하여 다수의 광학지수를 산출할 수 있다.
상기 산출부는, 정규식생지수(NDVI; normalized difference vegetation index), 적변식생지수(NDRE; normalized difference red edge), 녹색정규식생지수(GNDVI; green normalized difference vegetation index), 향상된 식생지수(EVI; enhanced vegetation index), 진보된 식생지수(AVI; advanced vegetation index), 토양보정식생지수(SAVI; soil adjusted vegetation index), 엽록소지수(GCI; green chlorophyll index), 정규수분지수(NDWI; normalized difference water index), 공기보정식생지수(ARVI; atmospherically resistant vegetation index) 및 구조둔감성색소지수(SIPI; structure insensitive pigment index) 중 적어도 하나의 광학지수를 산출할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치는, 상기 분광 센서 각각에서 획득한 이미지 데이터의 위상을 보정하는 위상 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 위상 보정부는, 상기 분광 센서 각각에서 획득한 이미지 데이터의 특징점을 계산하는 특징점 계산부, 서로 다른 두 이미지 데이터에서 매칭되는 상기 특징점을 이용하여 변환 매트릭스를 계산하는 변환 매트릭스 계산부, 및 상기 변환 매트릭스를 이용하여 상기 서로 다른 두 이미지 데이터 중 하나의 위상을 보정하는 보정부를 구비할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치는, 상기 산출부가 산출한 광학지수를 이미지로 출력하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 분광 센서 각각은 서로 상이한 분광 필터를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 생성하는 다수 개의 분광 센서로 이미지 데이터를 생성하는 이미지 데이터 생성단계; 및 상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 광학지수 산출단계;를 포함하는 광학지수 측정방법이 제공된다.
상기 광학지수 산출단계는, 상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터들 중 일부를 선택하는 이미지 선택단계, 및 상기 이미지 선택단계에서 선택된 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 산출단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정방법은, 상기 이미지 데이터 생성단계와 상기 광학지수 산출단계 사이에 진행되는 것으로서, 상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터의 위상을 보정하는 위상 보정단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위상 보정단계는, 상기 이미지 데이터 각각의 특징점을 계산하는 특징점 계산단계, 상기 이미지 데이터들 중 서로 다른 두 이미지 데이터에서 매칭되는 상기 특징점을 이용하여 변환 매트릭스를 계산하는 변환 매트릭스 계산단계, 및 상기 변환 매트릭스를 이용하여 상기 서로 다른 두 이미지 데이터 중 하나의 위상을 보정하는 보정단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정방법은, 상기 광학지수 산출단계 후에 진행되는 것으로서, 상기 광학지수 산출단계에서 산출한 광학지수를 이미지로 출력하는 디스플레이단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정방법은, 상기 디스플레이단계 전에 진행되는 것으로서, 상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터에서 광학지수를 이미지로 출력할 부분을 선택하는 출력위치 선택단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치에 의하면, 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지를 획득하는 것이 가능한 분광 센서로 이미지를 획득하여 각 이미지들을 조합함으로써 다양한 광학지수를 용이하게 산출하는 것이 가능하다.
다양한 광학지수를 산출함에 따라 분석 대상에 대한 보다 다양하고 정확한 분석이 가능하다.
각 분광 센서는 서로 상이한 분광 필터를 구비하여 서로 상이한 밴드 대역의 이미지를 획득하는 것이 가능하므로, 다양한 광학지수를 산출할 수 있는 장치를 용이하고 경제적으로 구성할 수 있다.
그리고 분광 센서 각각에서 획득한 이미지의 위상을 보정하여, 이미지들을 조합하여 산출된 광학지수가 분석 대상에 대해 정확한 정보를 반영할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 광학지수 측정장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학지수 측정장치의 정면도와 배면도,
도 3은 본 발명에 의한 광학지수 측정방법의 순서도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 광학지수 측정방법을 구성하는 위상 보정단계에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)의 개략적인 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학지수 측정장치(1)의 정면도와 배면도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)는 다수 개의 분광 센서(10)와 산출부(20)를 구비하며, 본체(50), 위상 보정부(30), 디스플레이부(40), 입력부(60), 저장부(70) 및 제어부(80) 등을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본체(50)의 전체적인 형상이 납작한 판 형상으로 이루어질 수 있으며, 양측 단부에 손잡이(51)를 구비할 수 있다. 디스플레이부(40)와 입력부(60)는 본체(50)의 정면에 형성되고, 분광 센서(10)는 본체(50)의 배면에 형성될 수 있다. 그리고 산출부(20), 위상 보정부(30), 저장부(70) 및 제어부(80)는 본체(50) 내부에 배치될 수 있다.
참고로, 도 2에 도시된 실시예의 광학지수 측정장치(1)는 휴대용으로 구성된 것으로서, 사용자가 들고 다니면서 분석 대상을 근거리에서 촬영할 수 있다. 본 발명의 광학지수 측정장치(1)는 도 2의 실시예와는 달리, 구성들이 별도의 위치에 배치되고 유선 또는 무선으로 연결되는 것도 가능하다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
다수 개의 분광 센서(10)는 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 분광 센서(10)는 5개가 구비될 수 있으며, 각각이 적색(Red) 밴드 대역, 녹색(Green) 밴드 대역, 청색(Blue) 밴드 대역, 근적외선(NIR; Near-Ingrared) 밴드 대역 및 적변(Red Edge) 밴드 대역의 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 적색 밴드 대역의 대역 폭은 16nm, 밴드 대역 중심은 668nm, 녹색 밴드 대역의 대역 폭은 27nm, 밴드 대역 중심은 560nm, 청색 밴드 대역의 대역 폭은 32nm, 밴드 대역 중심은 475nm이다. 그리고 근적외선 밴드 대역의 대역 폭은 57nm, 밴드 대역 중심은 842nm, 적변 밴드 대역의 대역 폭은 12nm, 밴드 대역 중심은 717nm이다.
다수 개의 분광 센서(10)는 동일한 영역에 대한 이미지 데이터를 얻을 수 있도록 배치될 수 있으며, 제어부(80)는 분광 센서(10)들이 동시에 이미지 데이터를 획득하도록 제어할 수 있다.
산출부(20)는 다수 개의 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출한다. 산출부(20)에서 산출된 광학지수는 분석 대상의 분석을 위해 활용될 수 있다.
분광 센서(10)는 가시광선 영역의 빛을 센싱할 수 있을 뿐만 아니라 가시광선 외 영역의 빛을 센싱할 수 있기 때문에, 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터를 이용하면 분석 대상에 대한 보다 다양하고 정확한 분석이 가능하다.
산출부(20)는 분광 센서(10) 각각에서 획득한 이미지 데이터를 조합하여 다양한 광학지수를 산출하는 것이 가능하다. 이미지 데이터를 조합한다는 것은 각 이미지 데이터에서 대응되는 위치의 픽셀 값을 수식(광학지수)에 대입하여 계산하는 것을 의미한다.
예를 들어, 각 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터 중 서로 다른 2개의 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출할 수 있다. 분광 센서(10)가 5개 이고 서로 다른 2개의 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터를 이용해 광학지수를 산출하는 경우, 산술적으로 20 종류의 광학지수를 산출하는 것이 가능하다.
광학지수는 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터 중 하나 또는 3개 이상의 이미지 데이터를 활용하여 산출되는 것도 가능하다.
산출부(20)는 예시적으로 정규식생지수(NDVI; normalized difference vegetation index), 적변식생지수(NDRE; normalized difference red edge), 녹색정규식생지수(GNDVI; green normalized difference vegetation index), 향상된 식생지수(EVI; enhanced vegetation index), 진보된 식생지수(AVI; advanced vegetation index), 토양보정식생지수(SAVI; soil adjusted vegetation index), 엽록소지수(GCI; green chlorophyll index), 정규수분지수(NDWI; normalized difference water index), 공기보정식생지수(ARVI; atmospherically resistant vegetation index) 및 구조둔감성색소지수(SIPI; structure insensitive pigment index) 중 적어도 하나의 광학지수를 산출할 수 있다.
정규식생지수는 적색 밴드 대역과 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 정규식생지수가 높은 값을 갖는다는 것은 근적외선의 반사율이 높다는 것을 의미하고, 이는 결국 식생이 밀집되어 있거나 활력이 매우 높다는 것을 의미한다.
적변식생지수 근적외선 밴드 대역과 적변 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 적변식생지수는 정규식생지수와 유사하게 식생의 건강도와 활력도를 잘 나타낸다. 적변 밴드 대역의 파장은 적색 밴드 대역의 파장보다 더 많은 층을 투과할 수 있어 층이 많은 식생의 활력도를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 한다. 목초지나 벼 등의 작물을 재배할 경우, 재배 후기에 클로로필의 함량이 높아져 정규식생지수로는 식생의 변화를 정확하게 파악하기 어려울 수 있는데, 이때 적변식생지수가 활용될 수 있다.
녹색정규식생지수는 녹색 밴드 대역과 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 녹색정규식생지수는 작물 내 엽록소의 변화에 보다 민감하게 반응하는 지수로서, 식물 잎의 질소성분과 DM의 변이를 알아낼 수 있다.
향상된 식생지수는 적색 밴드 대역, 청색 밴드 대역 및 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 향상된 식생지수는 식생의 활력도를 정량화할 수 있으며, 대기의 조건, 수관의 영향, 식생의 밀도에 대한 보정을 하여 산출될 수 있다.
진보된 식생지수는 적색 밴드 대역과 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 진보된 식생지수는 작물과 산림의 시간에 따른 변화를 감지하는 데 유용하게 활용될 수 있다. 정규식생지수와 진보된 식생지수를 함께 활용하여 식생 유형의 구분과 계절적인 특성을 확인할 수 있다.
토양보정식생지수는 적색 밴드 대역과 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 토양보정식생지수는 식생의 밀도가 높지 않은 지역에서 토양의 밝기에 의해 정규식생지수가 영향을 받는 것을 보정하기 위해 이용할 수 있다. 토양보정식생지수는 토양밝기보정인자로 보정을 하여 산출될 수 있다.
엽록소지수는 녹색 밴드 대역과 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 엽록소지수는 다양한 식물 잎의 엽록소 양을 측정하는 데 사용되어, 식물의 건강도를 측정할 수 있다.
정규수분지수는 녹색 밴드 대역과 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 정규수분지수는 강이나 하천과 같은 수계를 분석하기 위해 사용되어 수자원 정보를 파악할 수 있도록 하며, 특히 도시 지역의 수계를 정확하게 파악할 수 있다. 정규수분지수는 위성영상과 같이 원거리에서 촬영한 영상을 분석하는 데 활용될 수 있다.
공기보정식생지수는 적색 밴드 대역, 청색 밴드 대역 및 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 공기보정식생지수는 공기 중의 에어로졸과 같은 인자들의 영향을 감안한 지수로서, 청색 밴드 대역의 파장을 측정하여 적색 밴드 대역의 반사 스펙트럼에 영향을 주는 공기의 분산효과를 감안할 수 있다.
구조둔감성색소지수는 적색 밴드 대역, 청색 밴드 대역 및 근적외선 밴드 대역의 이미지 데이터를 이용하여 산출될 수 있다. 구조둔감성색소지수는 여러 층위로 구성된 식생을 분석하는 데 적당한 지수로서, 엽록소의 카로티노이드의 비율을 나타낼 수 있다. 참고로, 식생의 스트레스가 높을수록 구조둔감성색소지수는 높은 수치를 가지게 된다.
각 광학지수의 산출식은 저장부(70)에 저장될 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)는 위상 보정부(30)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)에서 다수 개의 분광 센서(10)는 각각이 동일한 위치에 배치되는 것이 불가능하므로 각 분광 센서(10)의 주축이 일치하지 않고, 따라서 특히 근거리에서 분석 대상을 촬영하는 경우에 각 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터의 위상이 일치하지 않는 문제가 발생할 수 있다.
위상 보정부(30)는 분광 센서(10) 각각에서 획득한 이미지 데이터의 위상을 보정하여 서로 다른 이미지 데이터들의 위상을 일치시킬 수 있다. 이에 따라, 여러 이미지 데이터를 조합하여 산출된 광학지수가 분석 대상에 대해 정확한 정보를 반영할 수 있다.
위상 보정부(30)는 어느 한 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터에 대해 나머지 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터의 위상을 보정해줄 수 있다.
위상 보정부(30)는 보다 구체적으로, 특징점 계산부(31), 변환 매트릭스 계산부(32) 및 보정부(33)를 구비할 수 있다.
특징점 계산부(31)는 분광 센서(10) 각각에서 획득한 이미지 데이터의 특징점을 계산한다. 예를 들어, 특징점 계산부(31)는 SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 알고리즘을 이용하여 각 이미지 데이터의 특징점을 계산할 수 있다. 특징점 계산부(31)는 예를 들어, 각 이미지 데이터에서 4개의 특징점을 계산할 수 있다.
변환 매트릭스 계산부(32)는 서로 다른 두 이미지 데이터에서 매칭되는 특징점을 이용하여 변환 매트릭스를 계산한다. 분광 센서(10) 각각에서 획득한 이미지 데이터는 위상이 상이하기는 하지만 동일한 위치를 동시에 촬영한 것이므로, 각각이 동일한 특징점을 구비하게 된다. 따라서, 각 이미지 데이터에서 이러한 특징점의 위치를 이용하여, 한 이미지 데이터의 위상을 다른 이미지 데이터의 위상과 일치시킬 수 있는 변환 매트릭스를 계산할 수 있다.
보정부(33)는 변환 매트릭스 계산부(32)에서 도출된 변환 매트릭스를 이용하여 서로 다른 두 이미지 데이터 중 하나의 위상을 보정한다. 이에 따라, 두 이미지 데이터의 위상이 일치되게 된다.
상기한 바와 같이 변환 매트릭스는 한 이미지 데이터의 위상을 다른 이미지 데이터의 위상과 일치시키기 위한 것으로서, 도출되는 변환 매트릭스의 수는 산출하고자 하는 광학지수에 사용되는 이미지 데이터의 수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 광학지수의 산출을 위해 2개의 이미지 데이터가 필요한 경우 1개의 변환 매트릭스가 필요하고, 광학지수의 산출을 위해 3개의 이미지 데이터가 필요한 경우 2개의 변환 매트릭스가 필요하다. 이와는 달리, 산출할 광학지수의 종류에 관계없이 각 분광 센서(10)에서 획득한 모든 이미지 데이터의 위상을 일치시키는 것도 가능하다.
위상 보정부(30)는 또한, 각 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터가 저장되는 이미지 저장부(34), 위상 보정부(30)의 동작에 필요한 프로그램이 저장되는 프로그램 저장부(35), 그리고 특징점 계산부(31), 변환 매트릭스 계산부(32), 보정부(33), 이미지 저장부(34), 프로그램 저장부(35)를 제어하는 위상 보정 제어부(36)를 구비할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)는 디스플레이부(40)를 더 포함할 수 있다.
디스플레이부(40)는 산출부(20)가 산출한 광학지수를 이미지로 출력한다. 이에 따라, 분석 대상에 대한 데이터를 직관적으로 확인할 수 있게 된다.
디스플레이부(40)는 터치 방식으로 이루어져 입력부(60)의 역할 또한 할 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(40)를 통해 출력된 촬영 이미지에서 특정한 영역을 선택하여 선택한 영역의 광학지수를 이미지로 출력할 수 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)는 터치 디스플레이 방식의 입력부(60) 외에도 버튼이나 다이얼 방식의 입력부를 구비하는 것도 가능하다. 입력부(60)를 통해서는 분광 센서(10)에 대한 동작 명령, 산출부(20)에서 산출할 광학지수의 선택 등의 동작을 수행할 수 있다.
분광 센서(10) 각각은 서로 상이한 분광 필터(분광 렌즈)(미도시)를 구비할 수 있다.
분광 필터에 의해 각 분광 센서(10)는 원하는 밴드 대역의 이미지 데이터를 용이하게 획득하는 것이 가능하다.
제어부(80)는 분광 센서(10), 산출부(20), 위상 보정부(30), 디스플레이부(40), 입력부(60)를 제어하여 본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)가 동작하도록 할 수 있으며, 저장부(70)에는 본 발명에 의한 광학지수 측정장치(1)의 동작에 필요한 데이터와 프로그램이 저장될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 광학지수 측정방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명에 의한 광학지수 측정방법에 대해 설명하면서 본 발명의 광학지수 측정장치(1)의 설명시 언급한 사항에 대해서는 자세한 설명을 생략할 수 있다.
도 3에는 본 발명에 의한 광학지수 측정방법과 관련된 순서도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 광학지수 측정방법은 이미지 데이터 생성단계(S10)와 광학지수 산출단계(S40)를 포함하고, 위상 보정단계(S20), 출력위치 선택단계(S30) 및 디스플레이단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
이미지 데이터 생성단계(S10)에서는 다수 개의 분광 센서(10)로 이미지 데이터를 생성한다. 각 분광 센서(10)는 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 생성하도록 형성된다. 이미지 데이터 생성단계(S10)에서는 적색 밴드 대역, 녹색 밴드 대역, 청색 밴드 대역, 근적외선 밴드 대역 및 적변 밴드 대역의 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
광학지수 산출단계(S40)에서는, 이미지 데이터 생성단계(S10)에서 생성된 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출한다. 이미지 데이터 생성단계(S10)에서 다양한 밴드 대역의 이미지 데이터를 생성하므로, 광학지수 산출단계(S40)에서는 분석 대상에 대한 보다 다양하고 정확한 분석이 가능한 광학지수를 산출하는 것이 가능하다.
광학지수 산출단계(S40)는 보다 구체적으로, 광학지수 선택단계(S41), 이미지 선택단계(S42)및 산출단계(S43)를 포함할 수 있다.
광학지수 선택단계(S41)에서는 여러 광학지수 중 산출하고자 하는 광학지수를 선택하고, 이미지 선택단계(S42)에서는 이미지 데이터 생성단계(S10)에서 생성된 이미지 데이터들 중 일부를 선택한다. 산출하고자 하는 광학지수가 무엇인지에 따라 이미지 데이터를 선택할 수 있다.
산출단계(S43)에서는 이미지 선택단계(S42)에서 선택된 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출한다. 이미지 데이터들은 광학지수에 따라 미리 정해진 산출식으로 처리되어 광학지수가 산출되게 할 수 있다.
이미지 데이터 생성단계(S10)와 광학지수 산출단계(S40) 사이에는 위상 보정단계(S20)가 진행될 수 있다.
위상 보정단계(S20)는 이미지 데이터 생성단계(S10)에서 생성된 이미지 데이터의 위상을 보정한다.
각 분광 센서(10)에서 생성된 이미지 데이터는 위상이 상이할 수 있고, 따라서 위상 보정을 통해 이미지 데이터들의 위상을 일치시킴으로써 광학지수 산출단계(S40)에서 정확한 광학지수를 산출되게 할 수 있다.
위상 보정단계(S20)는 보다 구체적으로, 특징점 계산단계(S21), 변환 매트릭스 계산단계(S22) 및 보정단계(S23)를 포함할 수 있다. 도 4에는 이러한 위상 보정단계(S20)에 관한 설명도가 도시되어 있으며, 도 5에는 위상이 보정되지 않은 이미지 데이터에 의해 만들어진 광학지수의 시각화 이미지와 위상이 보정된 이미지 데이터에 의해 만들어진 광학지수의 시각화 이미지가 도시되어 있다.
특징점 계산단계(S21)에서는 이미지 데이터 각각의 특징점을 계산한다. 이미지 데이터들은 위상이 서로 상이하기는 하지만 동일한 영역을 동시에 촬영한 것이므로, 동일한 알고리즘을 이용해 특징점을 계산하는 경우 각 이미지 데이터에서 동일한 특징점이 도출될 수 있다.
변환 매트릭스 계산단계(S22)에서는 이미지 데이터들 중 서로 다른 두 이미지 데이터에서 매칭되는 특징점을 이용하여 변환 매트릭스를 계산한다. 서로 다른 두 이미지 데이터에서 특징점의 위치 차이를 이용하여 변환 매트릭스를 계산할 수 있다.
보정단계(S23)에서는 변환 매트릭스를 이용하여 서로 다른 두 이미지 데이터 중 하나의 위상을 보정한다. 이에 따라, 이미지 데이터들의 위상이 일치되게 되고, 이러한 이미지 데이터들을 이용하여 정확한 광학지수를 산출하는 것이 가능하다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 광학지수 측정장치(1)가 N개의 분광 센서(10)를 구비하는 경우, 위상 보정단계(S20)에서는 N개의 이미지 데이터를 입력받은 후, 특징점 계산단계(S21)에서 N개의 이미지 데이터 각각의 특징점을 계산할 수 있다. 그리고 변환 매트릭스 계산단계(S22)에서 이미지 데이터 I1(첫 번째 이미지 데이터)과 이미지 데이터 Ii(i는 이미지 데이터의 순서) 각각의 특징점을 이용하여 변환 매트릭스 M을 계산한 후, 보정단계(S23)에서 변환 매트릭스를 이용하여 이미지 데이터 Ii의 위상을 보정한다. 변환 매트릭스 계산단계(S22)와 보정단계(S23)는 이미지 데이터의 순서대로 이미지 데이터 IN까지 반복 진행할 수 있다.
광학지수 산출단계(S40) 후에는 디스플레이단계(S50)가 진행될 수 있다.
디스플레이단계(S50)에서는 광학지수 산출단계(S40)에서 산출한 광학지수를 이미지로 출력한다. 이에 따라, 분석 대상에 대한 데이터를 직관적으로 확인할 수 있게 된다.
디스플레이단계(S50) 전에는 출력위치 선택단계(S30)가 진행될 수 있다.
출력위치 선택단계(S30)에서는, 이미지 데이터 생성단계(S10)에서 생성된 이미지 데이터에서 광학지수를 이미지로 출력할 부분을 선택한다. 이에 따라, 필요한 부분의 광학지수를 보다 명확하게 확인할 수 있다.
출력위치 선택단계(S30)에서는 예를 들어, 어느 한 분광 센서(10)에서 획득한 이미지 데이터를 출력하여 출력된 이미지 데이터 상에서 광학지수를 이미지로 출력할 부분을 선택할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 광학지수 측정장치
10 : 분광 센서
20 : 산출부
30 : 위상 보정부
31 : 특징점 계산부
32 : 변환 매트릭스 계산부
33 : 보정부
40 : 디스플레이부

Claims (13)

  1. 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 동시에 획득하며 서로 다른 위치에 배치되는 다수 개의 분광 센서;
    상기 분광 센서에서 획득한 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 산출부; 및
    상기 분광 센서 각각에서 획득한 이미지 데이터의 위상을 보정하는 위상 보정부;를 포함하며,
    상기 위상 보정부는,
    상기 분광 센서 각각에서 획득한 이미지 데이터의 특징점을 계산하는 특징점 계산부,
    서로 다른 두 이미지 데이터에서 매칭되는 상기 특징점을 이용하여 변환 매트릭스를 계산하는 변환 매트릭스 계산부, 및
    상기 변환 매트릭스를 이용하여 상기 서로 다른 두 이미지 데이터 중 하나의 위상을 보정하는 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 분광 센서 각각에서 획득한 이미지 데이터를 조합하여 다수의 광학지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산출부는,
    정규식생지수(NDVI; normalized difference vegetation index), 적변식생지수(NDRE; normalized difference red edge), 녹색정규식생지수(GNDVI; green normalized difference vegetation index), 향상된 식생지수(EVI; enhanced vegetation index), 진보된 식생지수(AVI; advanced vegetation index), 토양보정식생지수(SAVI; soil adjusted vegetation index), 엽록소지수(GCI; green chlorophyll index), 정규수분지수(NDWI; normalized difference water index), 공기보정식생지수(ARVI; atmospherically resistant vegetation index) 및 구조둔감성색소지수(SIPI; structure insensitive pigment index) 중 적어도 하나의 광학지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산출부가 산출한 광학지수를 이미지로 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분광 센서 각각은 서로 상이한 분광 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정장치.
  8. 각각이 서로 상이한 밴드 대역의 이미지 데이터를 동시에 획득하며 서로 다른 위치에 배치되는 다수 개의 분광 센서로 이미지 데이터를 생성하는 이미지 데이터 생성단계;
    상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터의 위상을 보정하는 위상 보정단계; 및
    상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 광학지수 산출단계;를 포함하며,
    상기 위상 보정단계는,
    상기 이미지 데이터 각각의 특징점을 계산하는 특징점 계산단계,
    상기 이미지 데이터들 중 서로 다른 두 이미지 데이터에서 매칭되는 상기 특징점을 이용하여 변환 매트릭스를 계산하는 변환 매트릭스 계산단계, 및
    상기 변환 매트릭스를 이용하여 상기 서로 다른 두 이미지 데이터 중 하나의 위상을 보정하는 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광학지수 산출단계는,
    상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터들 중 일부를 선택하는 이미지 선택단계, 및
    상기 이미지 선택단계에서 선택된 이미지 데이터를 이용하여 광학지수를 산출하는 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 광학지수 산출단계 후에 진행되는 것으로서,
    상기 광학지수 산출단계에서 산출한 광학지수를 이미지로 출력하는 디스플레이단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이단계 전에 진행되는 것으로서,
    상기 이미지 데이터 생성단계에서 생성된 이미지 데이터에서 광학지수를 이미지로 출력할 부분을 선택하는 출력위치 선택단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학지수 측정방법.
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