KR20140147343A - 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템 - Google Patents

온실 작물의 생육 정보 수집 시스템 Download PDF

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KR20140147343A KR20130070418A KR20130070418A KR20140147343A KR 20140147343 A KR20140147343 A KR 20140147343A KR 20130070418 A KR20130070418 A KR 20130070418A KR 20130070418 A KR20130070418 A KR 20130070418A KR 20140147343 A KR20140147343 A KR 20140147343A
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crop
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greenhouse
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문애경
김규형
이수인
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한국전자통신연구원
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Abstract

온실 작물의 생육 정보 수집 시스템이 제공되며, 제 1 카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물(Reference Crop)을 촬영한 제 1 영상을 수신하는 제 1 수신부, 제 1 카메라 및 제 2 카메라로부터 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 제 2 영상을 수신하는 제 2 수신부, 제 1 영상 및 제 2 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하는 정보 획득부, 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장하는 데이터베이스부 및 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측하는 예측부를 포함한다.

Description

온실 작물의 생육 정보 수집 시스템{SYSTEM FOR COLLECTING GROWTH INFORMATION OF CROP IN GREENHOUSE}
본 발명은 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 참조 작물에 대한 생육 정보에 기초하여 군집 작물의 생육 정보를 예측할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
최근 온실 작물의 수가 증가하면서 온실의 환경 제어를 자동으로 하는 시스템이 등장하고 있다. 이때, 온실의 환경 제어는 작물의 생육 단계, 생육 상태, 병해충 발생 정도에 따라 시시각각 다르게 제어되어야 하며, 온실 내 작물의 생육 정보는 온실의 환경 제어 수준을 결정하는데 가장 큰 영향을 미치는 요소로 작용한다.
이때, 온실의 환경을 제어하는 것은 공조 장치와 유사한 원리를 적용하는 방법으로 이루어지고 있다. 온실의 환경을 제어하는 방법과 관련하여, 선행기술인 한국공개특허 제2010-0032079호(2010.03.25 공개)에는 온실의 환경을 자동으로 제어할 수 있도록 적산 온도계를 제어하는 방법이 개시되어 있다.
다만, 온실의 온도를 제어한다고 하더라도 온실 작물의 생육 정보는 자동으로 수집되는 것이 아니라, 사람의 육안에 의한 계측 방법이 이용되고 있다. 또한, 작물의 수출입을 위해서는 소출을 예상하는 것이 필수적임에도 불구하고, 수출입하고자 하는 작물 정보를 수집하는 일은 일일이 수작업으로 하기 어려운 실정이다.
본 발명의 일 실시예는, 재배 작물인 군집 작물의 표본인 참조 작물을 관찰하고, 참조 작물의 수를 증감하여 예측 통계치의 정확도를 조절하며, 참조 작물을 이용하여 입겹침, 작물의 겹침을 배제하고 영상을 획득할 수 있으며, 영상을 획득할 때 조도에 따라 발광장치를 구동시킴으로써 난반사를 제거함과 동시에 영상 인식의 정확성을 높이며, 객체의 크기를 정확하게 측정하기 위하여 멀티뷰 카메라를 이용함으로써 과실의 크기와 수확 시기를 정확하게 예측할 수 있는 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템을 제공할 수 있다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 제 1 카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물(Reference Crop)을 촬영한 제 1 영상을 수신하는 제 1 수신부, 제 1 카메라 및 제 2 카메라로부터 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 제 2 영상을 수신하는 제 2 수신부, 제 1 영상 및 제 2 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하는 정보 획득부, 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장하는 데이터베이스부 및 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측하는 예측부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는, 카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물(Reference Crop)을 촬영한 영상을 수신하는 수신부, 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하는 정보 획득부, 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장하는 데이터베이스부, 및 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측하는 예측부를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 참조 작물의 초장, 엽면적, 마디 길이, 과실색, 과실 수의 작물 생육 정보를 수집함으로써, 온실의 크기 및 온실의 작물 수에 따라 작물의 성장 및 수확량을 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템이 온실에 배치된 실시예를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 다른 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 생육 정보와 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 정보에 기초한 이미지를 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 온실 작물의 생육 정보 수집 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 도 1의 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템이 온실에 배치된 실시예를 도시한 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)은 제 1 카메라(110), 제 2 카메라(120), 길이 측정 수단(130), 광량 센서(140), 적어도 하나의 발광장치(150), 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300) 및 출력 장치(400)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1 및 도 2의 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다.
이때, 도 1 및 도 2의 각 구성요소들은 일반적으로 네트워크(network, 200)를 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 네트워크(200)를 통하여 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)는 네트워크(200)를 통하여 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)와 연결될 수 있다. 여기서, 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)는 본 발명의 일 실시예에서는 모두 필요하지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120) 중 어느 하나만 필요할 수도 있다. 또한, 광량 센서(140)도 네트워크(200)를 통해 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)와 연결될 수 있고, 적어도 하나의 발광 장치(150)도 네트워크(200)를 통해 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)와 연결될 수 있다. 또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 네트워크(200)를 통해 출력 장치(400)와 연결될 수 있다. 여기서, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 출력 장치(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 서버와 관리자 단말이 일체로 형성된 경우에는 출력 장치(400)는 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)의 다양한 기능 중 어느 하나의 기능으로 구현될 수도 있다. 또한, 길이 측정 수단(130)은 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)가 거리 센서(미도시)를 포함하는 경우 구성되지 않을 수 있다.
여기서, 네트워크(200)는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(200)의 일 예는, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, LTE, Wi-Fi 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 도 1에 개시된 제 1 카메라(110), 제 2 카메라(120), 길이 측정 수단(130), 광량 센서(140), 적어도 하나의 발광장치(150), 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300) 및 출력 장치(400)는 도 1에 도시된 것들로 한정 해석되는 것은 아니다.
제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)는 온실 작물의 생육 정보를 촬영하는 카메라일 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서는 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)가 모두 요구될 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120) 즉, 두 대의 카메라 중 어느 하나만 구성될 수 있다. 그 이유는, 본 발명의 일 실시예에서는 두 대의 카메라를 이용하여 거리 정보를 파악하는데 반해, 본 발명의 다른 실시예에서는 한 대의 카메라에 거리 센서를 포함하여 거리 정보를 파악하기 때문이다. 물론, 두 가지 방법 외에도 다양한 변수의 조합으로 온실 작물의 생육 정보를 파악하는 방법이라면 어느 것이든 가능하다. 이때, 거리 정보를 취득하는 이유는, 카메라와 촬영 객체 간의 거리가 변함에 따라 카메라가 취득하는 영상 내의 객체의 색상, 크기가 달라지기 때문이다. 따라서, 한 대의 카메라로도 거리 정보를 취득할 수 있다면 한 대의 카메라만을 이용할 수도 있고, 거리 정보를 취득할 수 없는 카메라라면 다수의 카메라를 이용할 수도 있다. 본 발명에서는 i) 거리 센서를 포함한 한 대의 카메라, ii) 거리 센서를 포함하지 않은 두 대의 카메라의 조합만을 기재하였으나, 그 이외의 방법을 배제하는 것은 아니다.
길이 측정 수단(130)는 적어도 하나의 참조 작물의 길이인 초장을 측정할 때 사용될 수 있다. 이때, 길이 측정 수단(130)은 적어도 하나의 참조 작물의 길이를 잴 수 있는 도구일 수 있다. 길이 측정 수단(130)은 제 1 카메라(110)와 제 2 카메라(120) 중 어느 하나의 카메라에 거리 센서가 장착되어 있지 않은 경우에 필요할 수 있다. 제 1 카메라(110)와 제 2 카메라(120)가 모두 구비되는 경우라면 거리 센서가 장착되어 있지 않더라도 길이 측정 수단(130)은 요구되지 않을 수 있다. 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)가 거리 센서가 장착되지 않은 경우, 길이 측정 수단(130)을 통해 적어도 하나의 참조 작물의 길이인 초장 정보를 파악할 수 있다.
광량 센서(140)는 적어도 하나의 참조 작물에 조사되는 빛의 양을 측정하기 위해 구비될 수 있다. 적어도 하나의 발광 장치(150)는 광량 센서(140)에서 측정한 광량에 기초하여 온/오프(on/off)될 수 있고, 광량 센서(140)에서 측정한 광량에 기초하여 적어도 하나의 발광 장치(150)의 조도가 조절될 수 있다.
온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)로부터 수집한 영상에 기초하여 온실 작물의 생육 정보를 수집할 수 있다. 또한, 광량 센서(140)에서 측정한 광량에 기초하여 적어도 하나의 발광 장치(150)의 온/오프 및 조도를 제어할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 참조 작물의 위치에 따라 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)가 상하좌우로 이동하도록 제어할 수 있다. 이때, 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)는 이동 수단을 더 구비할 수도 있고, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 객체의 위치 즉 적어도 하나의 참조 작물의 위치에 따라 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)의 이동을 제어할 수도 있다. 또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 수집한 영상에 대하여 색 보정을 실시할 수 있고, 수집한 영상에 위치한 적어도 하나의 참조 작물의 초장, 엽면적, 마디 길이, 과실색, 과실 수 중 적어도 하나의 생육 정보를 추출할 수 있다. 그리고, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 추출한 생육 정보를 기초로 하여 적어도 하나의 군집 작물의 성장 및 수확량을 예측할 수 있다.
온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 네트워크(200)를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 네트워크(200)를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다. 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), 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(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트 패드(smartpad), 타블렛 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 참조 작물은 적어도 하나의 군집 작물의 기준 작물(Reference Crop)인 표본일 수 있다. 예를 들어, 수박의 수확량이나 출하일을 예측하기 위해서는 적어도 하나의 군집 작물인 수박의 표본이 요구될 수 있다. 예를 들어, 수박 모종 100 개가 군집 작물이고, 수박 모종 10 개가 참조 작물이라고 가정하면, 수박 10개의 성장 속도, 과실 수, 과실 색 등을 이용하여 100개의 수확량이나 출하일을 예측할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 참조 작물은 적어도 하나의 군집 작물의 표본 집단일 수 있으며, 본 발명에 따른 온실 작물의 생육 정보 시스템(1)은 적어도 하나의 참조 작물을 관찰하고, 적어도 하나의 참조 작물의 생육 정보를 수집함으로써, 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측할 수 있다.
도 2를 참조하면, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)이 구현된 일 실시예를 도시한다. 도 2에서는 제 1 카메라(110)와 제 2 카메라(120)가 온실의 상부에 위치한 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않는다. 제 1 카메라(110)와 제 2 카메라(120)는 참조 작물과 대향되는 방향이면 어디에도 위치할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 발광장치(150)도 온실의 상부에 위치한 것으로 도시되었지만, 참조 작물로 빛을 조사할 수 있는 위치라면 어디에도 위치할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 4는 도 1에 도시된 다른 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
이하에서, 도 3은 제 1 카메라(110)와 제 2 카메라(120)가 모두 구비된 경우의 구성을 설명하고, 도 4는 제 1 카메라(110)와 제 2 카메라(120) 중 어느 하나의 카메라만 구비된 경우의 구성을 설명한다. 상술한 바와 같이, 전자의 경우 거리에 따른 객체의 채도, 크기가 달라지는 점을 감안하여 두 대의 카메라가 요구되고, 후자의 경우 거리 센서를 구비하기 때문에 하나의 카메라만으로도 구성이 가능하다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 제 1 수신부(310), 제 2 수신부(320), 정보 획득부(330), 데이터베이스부(340), 예측부(350), 조도 조절부(360), 제어부(370)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300) 또는 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)와 연동되어 동작하는 다른 서버(미도시)가 온실 작물의 생육 정보 프로그램, 웹페이지 등을 출력 장치(400)로 전송하면, 출력 장치(400)는 해당 서비스에 대한 프로그램, 웹 페이지 등을 설치하거나 열 수 있다. 또한, 웹 브라우저에 실행되는 스크립트를 이용하여 온실 작물의 생육 정보 수집 프로그램이 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)에서 구동될 수도 있다. 여기서, 웹 브라우저는 웹(WWW: world wide web) 서비스를 이용할 수 있게 하는 프로그램으로 HTML(hyper text mark-up language)로 서술된 하이퍼 텍스트를 받아서 보여주는 프로그램을 의미하며, 예를 들어 넷스케이프(Netscape), 익스플로러(Explorer), 크롬(chrome) 등을 포함한다. .
이때, 네트워크(200) 연결은 제 1 카메라(110), 제 2 카메라(120), 적어도 하나의 발광 장치(150), 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300), 출력 장치(400)가 통신 가능하도록 서로 연결되는 것을 의미하며, 네트워크(200) 연결을 생성하는 것은 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)가 네트워크(200)로 연결되어 있는 단말과의 통신을 위해 통신 접점에 통신 객체를 생성하는 것을 의미한다. 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 통신 객체를 통해 서로 데이터를 교환할 수 있다.
제 1 수신부(310)는 제 1 카메라(110)로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물(Reference Crop)을 촬영한 제 1 영상을 수신한다. 이때, 제 1 카메라(110)가 촬영하는 객체는 적어도 하나의 참조 작물과 함께 길이 측정 수단(130)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 수신부(310)는 제 1 카메라(110)로부터 길이 측정 수단(130)이 포함된 적어도 하나의 참조 작물의 영상을 수집할 수 있다. 이때, 제 1 영상은 길이 측정 수단(130)이 포함된 적어도 하나의 참조 작물의 영상일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 참조 작물은 적어도 하나의 군집 작물의 표본 집단일 수 있다. 이에 따라, 표본 집단의 수가 클수록 통계의 정확함이 커지므로 정확함을 요하는 경우 적어도 하나의 참조 작물의 수를 늘리고, 대략적인 예측만을 할 경우에는 적어도 하나의 참조 작물의 수를 줄일 수도 있다. 이는, 용도에 맞게 조절가능하다.
제 2 수신부(320)는 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)로부터 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 제 2 영상을 수신한다. 이때, 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)는 스테레오 카메라 또는 멀티뷰 카메라일 수 있다. 이때, 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)를 통하여 2D 또는 3D 영상을 촬영할 수 있다. 또한, 제 2 영상은 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)로부터 수신된 적어도 하나의 참조 작물의 영상일 수 있다.
이때, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)은 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)가 동작할 때까지, 적어도 하나의 참조 작물로 광을 조사하는 적어도 하나의 발광 장치(150)를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 발광 장치(150)는 적어도 하나의 참조 작물에 대향하는 위치에 설치될 수 있다. 또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)은 적어도 하나의 참조 작물로 조사되는 광량을 측정하기 위한 광량 센서(140)를 더 포함할 수 있다. 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 광량 센서(140)에서 측정된 광량에 기초하여 적어도 하나의 발광장치(150)의 조도를 조절할 수 있는 조도 조절부(360)를 더 포함할 수 있다. 이때, 광량 센서(140)는 적어도 하나의 참조 작물이 위치한 장소에 설치될 수 있고, 조도 조절부(360)는 광량 센서(140)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
정보 획득부(330)는 제 1 영상 및 제 2 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득한다. 이때, 적어도 하나의 생육 정보는, 적어도 하나의 참조 작물의 길이인 초장, 적어도 하나의 참조 작물의 엽면적, 과실색, 마디 길이, 과실 수 중 적어도 하나일 수 있다. 이때, 정보 획득부(330)는 적어도 하나의 참조 작물의 색 보정, 객체 인식을 포함한 영상 처리 기술을 이용하여 제 1 영상 및 제 2 영상으로부터 적어도 하나의 생육 정보를 획득할 수 있다. 또한, 정보 획득부(330)는 거리에 따라 객체의 색채, 크기가 달라지는 점을 고려하여 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 참조 작물과 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)가 1m 간격으로 배치되어 있다고 가정한다. 이때, 1m 간격에서 촬영한 영상에서의 객체의 크기와, 2m 간격에서 촬영한 영상에서의 객체의 크기는 다를 수 있다. 따라서, 정보 획득부(330)는 제 1 영상과 제 2 영상을 통하여 거리에 따른 객체의 크기를 판별하고, 적어도 하나의 생육 정보를 획득할 수 있다.
데이터베이스부(340)는 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장한다. 예측부(350)는 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측할 수 있다. 또한, 예측부(350)는 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여, 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정도, 생육 시기, 수확량 중 적어도 하나의 생육 정보를 예측할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 참조 작물의 수가 1 개이고, 적어도 하나의 군집 작물의 수가 100 개라고 가정한다. 이때, 적어도 하나의 참조 작물에서 열린 과실의 수가 10개이고, 그 크기는 평균 10cm라고 가정하면, 적어도 하나의 군집 작물에서 수확할 과실의 수는 1000개이고, 그 크기의 평균은 10cm라고 예측할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 참조 작물을 관찰함으로써 얻은 데이터를 기준으로 군집 작물의 생육 정보를 예측할 수 있다.
제어부(370)는 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)의 휠의 이동을 제어할 수 있다. 이때, 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)는 제어부(370)와 무선 또는 유선으로 통신할 수 있다. 이에 따라, 제 1 카메라(110) 및 제 2 카메라(120)는 제어부(370)에 의해 그 방향이 상하좌우로 이동될 수 있다. 여기서, 제 1 카메라(110) 또는 제 2 카메라(120)는 싱글 카메라, 스테레오 카메라, 멀티뷰 카메라 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 방법을 예로 들어 설명하면 아래와 같다.
최근 온실 작물의 수가 증가하면서 온실의 환경 제어를 자동으로 하는 시스템이 등장하고 있다. 이때, 온실의 환경 제어는 작물의 생육 단계, 생육 상태, 병해충 발생 정도에 따라 시시각각 다르게 제어되어야 하며, 온실 내 작물의 생육 정보는 온실의 환경 제어 수준을 결정하는데 가장 큰 영향을 미치는 요소로 작용한다.
이때, 작물의 생육 정보는 자동으로 수집되는 것이 아니라, 사람의 육안에 의한 계측 방법이 이용되고 있다. 이에 따라, 작물의 수출입을 위해서는 소출을 예상하는 것이 필수적임에도 불구하고, 수출입하고자 하는 작물의 생육 정보를 수집하는 일은 일일이 수작업으로 하기 용이하지 않기 때문에 소출은 예측하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 재배 작물인 군집 작물의 표본인 참조 작물을 관찰하고, 참조 작물의 수를 증감하여 예측 통계치의 정확도를 조절하며, 참조 작물을 이용하여 입겹침, 작물의 겹침을 배제하고 영상을 획득할 수 있으며, 영상을 획득할 때 조도에 따라 발광장치를 구동시킴으로써 난반사를 제거함과 동시에 영상 인식의 정확성을 높이며, 객체의 크기를 정확하게 측정하기 위하여 멀티뷰 카메라를 이용하여 과실의 크기와 수확 시기를 정확하게 예측할 수 있다.
도 4를 참조하면, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 수신부(310), 정보 획득부(330), 데이터베이스부(340), 예측부(350), 조도 조절부(360)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 도 4는 두 대의 카메라 중 어느 하나의 카메라만을 이용한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 이용하는 카메라를 도 3의 제 1 카메라(110)로 가정하고 설명한다.
수신부(310)는 카메라(110)로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 영상을 수신한다. 이때, 카메라(110)는 싱글 카메라로 구비될 수 있고, 카메라(110)는 적어도 하나의 참조 작물과의 거리를 측정하는 거리 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 카메라(110)는 카메라(110)와 촬영 객체와의 거리를 측정하고, 객체의 크기에 대한 절대값을 제공할 수 있다. 또한, 카메라(110)는 싱글 카메라, 스테레오 카메라, 멀티뷰 카메라 중 적어도 하나일 수 있고, 카메라(110)를 통하여 2D 또는 3D 영상을 촬영할 수 있다.
정보 획득부(330)는 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득한다. 이때, 적어도 하나의 생육 정보는, 적어도 하나의 참조 작물의 길이인 초장, 적어도 하나의 참조 작물의 엽면적, 과실색, 마디 길이, 과실 수 중 적어도 하나일 수 있고, 적어도 하나의 참조 작물은 적어도 하나의 군집 작물의 표본 집단일 수 있다.
온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)은 적어도 하나의 발광장치(150)를 더 포함할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 발광장치(150)는 카메라(110)가 동작할 때, 적어도 하나의 참조 작물로 광을 조사할 수 있다. 또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템(1)은 적어도 하나의 참조 작물로 조사되는 광량을 측정하기 위한 광량 센서(140)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 온실 작물의 생육 정보 수집 장치(300)는 광량 센서(140)에서 측정된 광량에 기초하여 적어도 하나의 발광장치(150)의 조도를 조절할 수 있는 조도 조절부(360)를 더 포함할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 발광장치(150)는 적어도 하나의 참조 작물에 대향하는 위치에 설치되고, 광량 센서(140)는 적어도 하나의 참조 작물이 위치한 장소에 설치되고, 조도 조절부(360)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
데이터베이스부(340)는 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장한다. 이때, 데이터베이스부(340)는 적어도 하나의 참조 작물의 위치, 식별자, 작물의 종류, 심은 시기, 수확 시기의 메타 데이터를 적어도 하나의 생육 정보와 매핑하여 데이터베이스화할 수 있다.
예측부(350)는 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측한다. 이때, 예측부(350)는 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정도, 생육 시기, 수확량 중 적어도 하나의 생육 정보를 예측할 수 있다.
이와 같은 도 3 및 도 4의 온실 작물의 생육 정보 수집 방법에 대해서 설명되지 아니한 사항은 앞서 도 1 내지 도 3을 통해 온실 작물의 생육 정보 수집 방법에 대하여 설명된 내용과 동일하거나 설명된 내용으로부터 용이하게 유추가능하므로 이하 설명을 생략하도록 한다.
도 5는 종래 기술에 따른 생육 정보와 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 정보에 기초한 이미지를 비교한 도면이다. 도 5를 참조하면, (A)는 참외의 개수는 인식할 수 있으나, 노란색의 참외의 특성상, 난반사가 심하여 그 색상을 정확히 파악할 수 없다. 즉, 난반사가 일어난 참외는 숙성도를 파악하기가 어렵고 이러한 경우 관리자가 직접 온실로 찾아가서 색상을 확인해야 한다. (B)는 자연광에서 찍은 영상이나, 자연광에서도 역시 노란색의 특성상 난반사가 일어나서 그 색상을 정확히 파악할 수 없다. (C)는 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 발광장치를 구동시켜 촬영한 영상이다. 참외의 난반사 특성에도 불구하고 참외의 채도가 정확히 표현된 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 색상 보정 등 영상 처리 기술을 통하여 초장, 엽면적, 과실색, 마디 길이, 과실 수, 숙성도와 같은 작물의 생육 정보를 수집할 수 있고, 참조 작물의 수확량을 기준으로 군집 작물의 수확량을 예측할 수 있으며, 참조 작물의 생육 시기에 기초하여 군집 작물의 생육 정도를 파악할 수 있다. 이때, 군집에 포함된 군집 작물의 경우, 작물의 경쟁력으로 인하여 생육이 참조 작물에 비해 빠르거나 또는 영양분 공급 및 광 흡수율의 차이가 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이러한 차이점도 고려하여 표본을 통하여 정확한 통계치를 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 온실 작물의 생육 정보 수집 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 제 1 카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 제 1 영상을 수신한다(S6100). 그리고 나서, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 제 1 카메라 및 제 2 카메라로부터 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 제 2 영상을 수신한다(S6200).
또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 제 1 영상 및 제 2 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하고(S6300), 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장한다(S6400).
그리고 나서, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측한다(S6500).
상술한 단계들(S6100~S6500)간의 순서는 예시일 뿐, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상술한 단계들(S6100~S6500)간의 순서는 상호 변동될 수 있으며, 이중 일부 단계들은 동시에 실행되거나 삭제될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 영상을 수신한다(S7100). 그리고 나서, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하고(S7200), 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장한다(S7300).
또한, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템은, 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측한다(S7400).
상술한 단계들(S7100~S7400)간의 순서는 예시일 뿐, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상술한 단계들(S7100~S7400)간의 순서는 상호 변동될 수 있으며, 이중 일부 단계들은 동시에 실행되거나 삭제될 수도 있다.
이와 같은 도 6 및 도 7의 온실 작물의 생육 정보 수집 방법에 대해서 설명되지 아니한 사항은 앞서 도 1 내지 도 5를 통해 온실 작물의 생육 정보 수집 방법에 대하여 설명된 내용과 동일하거나 설명된 내용으로부터 용이하게 유추 가능하므로 이하 설명을 생략하도록 한다.
도 6 및 도 7을 통해 설명된 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 방법은, 단말기에 기본적으로 설치된 애플리케이션(이는 단말기에 기본적으로 탑재된 플랫폼이나 운영체제 등에 포함된 프로그램을 포함할 수 있음)에 의해 실행될 수 있고, 사용자가 애플리케이션 스토어 서버, 애플리케이션 또는 해당 서비스와 관련된 웹 서버 등의 애플리케이션 제공 서버를 통해 마스터 단말기에 직접 설치한 애플리케이션(즉, 프로그램)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 의미에서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 작물의 생육 정보 수집 방법은 단말기에 기본적으로 설치되거나 사용자에 의해 직접 설치된 애플리케이션(즉, 프로그램)으로 구현되고 단말기에 등의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 온실 작물의 생육 정보를 수집하는 시스템에 있어서,
    제 1 카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물(Reference Crop)을 촬영한 제 1 영상을 수신하는 제 1 수신부;
    상기 제 1 카메라 및 제 2 카메라로부터 상기 적어도 하나의 참조 작물을 촬영한 제 2 영상을 수신하는 제 2 수신부;
    상기 제 1 영상 및 제 2 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하는 정보 획득부;
    상기 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장하는 데이터베이스부; 및
    상기 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측하는 예측부
    를 포함하는 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 생육 정보는, 상기 적어도 하나의 참조 작물의 길이인 초장, 상기 적어도 하나의 참조 작물의 엽면적, 과실색, 마디 길이, 과실 수 중 적어도 하나인 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 작물은 상기 적어도 하나의 군집 작물의 표본 집단인 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 카메라 또는 제 2 카메라가 동작할 때, 상기 적어도 하나의 참조 작물로 광을 조사하는 적어도 하나의 발광장치
    를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 발광장치는 상기 적어도 하나의 참조 작물에 대향하는 위치에 설치된 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 작물로 조사되는 광량을 측정하기 위한 광량 센서;
    상기 광량 센서에서 측정된 광량에 기초하여 상기 적어도 하나의 발광장치의 조도를 조절하는 조도 조절부;
    를 더 포함하고,
    상기 광량 센서는 상기 적어도 하나의 참조 작물이 위치한 장소에 설치되고, 상기 조도 조절부와 유선 또는 무선으로 연결되는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 카메라 또는 제 2 카메라는 싱글 카메라, 스테레오 카메라, 멀티뷰 카메라 중 적어도 하나이고,
    상기 제 1 카메라 또는 제 2 카메라를 통하여 2D 또는 3D 영상을 촬영하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 작물은 길이를 측정하는 길이 측정 수단을 포함하고,
    상기 제 1 카메라는 상기 길이 측정 수단이 포함된 상기 적어도 하나의 참조 작물을 촬영하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 카메라 및 제 2 카메라의 휠의 이동을 제어하는 제어부
    를 더 포함하고,
    상기 제 1 카메라 및 제 2 카메라는 상기 제어부와 무선 또는 유선으로 통신하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정도, 생육 시기, 수확량 중 적어도 하나의 생육 정보를 예측하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  10. 온실 작물의 생육 정보를 수집하는 시스템에 있어서,
    카메라로부터 온실에 위치한 적어도 하나의 참조 작물(Reference Crop)을 촬영한 영상을 수신하는 수신부;
    상기 영상으로부터 적어도 하나의 참조 작물의 적어도 하나의 생육 정보를 획득하는 정보 획득부;
    상기 획득한 적어도 하나의 생육 정보를 저장하는 데이터베이스부; 및
    상기 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정보를 예측하는 예측부
    를 포함하는 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 생육 정보는, 상기 적어도 하나의 참조 작물의 길이인 초장, 상기 적어도 하나의 참조 작물의 엽면적, 과실색, 마디 길이, 과실 수 중 적어도 하나이고,
    상기 적어도 하나의 참조 작물은 상기 적어도 하나의 군집 작물의 표본 집단인 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 적어도 하나의 참조 작물과의 거리를 측정하는 거리 센서를 더 포함하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 카메라가 동작할 때, 상기 적어도 하나의 참조 작물로 광을 조사하는 적어도 하나의 발광장치
    상기 적어도 하나의 참조 작물로 조사되는 광량을 측정하기 위한 광량 센서;
    상기 광량 센서에서 측정된 광량에 기초하여 상기 적어도 하나의 발광장치의 조도를 조절하는 조도 조절부;
    를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 발광장치는 상기 적어도 하나의 참조 작물에 대향하는 위치에 설치되고,
    상기 광량 센서는 상기 적어도 하나의 참조 작물이 위치한 장소에 설치되고, 상기 조도 조절부와 유선 또는 무선으로 연결되는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 카메라는 싱글 카메라, 스테레오 카메라, 멀티뷰 카메라 중 적어도 하나이고,
    상기 카메라를 통하여 2D 또는 3D 영상을 촬영하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 저장된 적어도 하나의 생육 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 군집 작물의 생육 정도, 생육 시기, 수확량 중 적어도 하나의 생육 정보를 예측하는 것인, 온실 작물의 생육 정보 수집 시스템.
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