KR20210009908A - The method for analyzing crop growth status by using multispectral camera and lidar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 작물 생장상태 분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상 작물에 대하여 라이다 센서를 통해 취득한 포인트 클라우드에 기초하여 대상작물의 형상데이터를 취득하고, 다분광 카메라를 통해 획득된 분광영상을 통해 대상작물의 식생지수를 도출함으로써 대상작물의 생육상태를 분석하기 위한 작물 생장상태 분석방법에 관한 것이다. The present invention relates to a crop growth state analysis method, and more particularly, to acquire shape data of a target crop based on a point cloud acquired through a lidar sensor for a target crop, and use a spectral image acquired through a multispectral camera. The present invention relates to a method for analyzing the growth state of a crop to analyze the growth state of the target crop by deriving the vegetation index of the target crop.
종자나 영양체로 파종 등의 방법으로 일정 기간 동안 길러 옮겨 심기에 적합한 묘를 키우는 과정에서 모종의 생장상태를 분석하는 것은 모종의 생산성 및 품질을 향상시키는데 매우 중요한 요소이다. 기존에는 모종의 외관을 작업자가 직접 눈으로 보고 확인하여 모종의 생장상태를 확인하였다. 그러나, 작업자의 상기와 같은 경험적 판단으로 모종의 생장상태를 파악하는 경우 작업자의 숙련도에 따른 판단 차이로 인하여 오히려 모종의 품질을 악화시킬 수 있는 문제가 있다.Analyzing the growth status of seedlings in the process of growing seedlings suitable for planting by cultivating them for a certain period of time by sowing with seeds or nutrients is a very important factor in improving the productivity and quality of seedlings. In the past, the worker looked and checked the appearance of seedlings directly to check the growth status of the seedlings. However, when the worker's empirical judgment as described above determines the growth state of the seedling, there is a problem in that the quality of the seedling may be deteriorated due to the difference in judgment according to the worker's skill level.
따라서, 모종의 형상, 식생지수 등 작물의 생장과 관련된 정보를 정량화하기 위하여 상기 정보들을 취득하고 처리함으로써 작물의 생장상태를 더욱 정확하게 파악하기 위한 기술에 대한 개발이 요구된다.Therefore, in order to quantify information related to the growth of crops such as the shape of seedlings and vegetation index, development of a technology for more accurately grasping the growth state of crops is required by acquiring and processing the information.
특히, 3차원 영상 복원을 위한 레이저 스캐너, 미래 무인자동차를 위한 3차원 영상 센서의 핵심 기술로 활용성과 중요성이 증대되고 있는 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서를 이용하고, 빛에 대하여 가시광선 영역 뿐 아니라 적외선 등의 불가시 영역까지 기록이 가능한 분광 영상센서를 이용하여 작물의 생장과 관련된 정보를 취득 및 처리함으로써 작물의 생장상태를 파악할 수 있는 기술은 아직 개발된 바 없다.In particular, using a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, which is increasing in utility and importance as a core technology of a laser scanner for 3D image restoration and a 3D image sensor for future unmanned vehicles, is used to visualize light. A technology capable of grasping the growth state of crops by acquiring and processing information related to crop growth using a spectroscopic image sensor capable of recording not only the light beam area but also the invisible area such as infrared light has not been developed yet.
본 발명은 전술한 문제점에 대한 일 대응방안으로써, 모종의 생장상태를 작업자의 숙련도와 관계없이, 정확하게 판단할 수 있는 생장상태 분석방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a growth state analysis method capable of accurately determining the growth state of seedlings regardless of the skill level of an operator as a countermeasure to the above-described problem.
본 발명의 일 실시 예로써, 작물 생장상태 분석방법이 제공될 수 있다.As an embodiment of the present invention, a method for analyzing crop growth conditions may be provided.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법은 대상작물에 대한 스캐닝을 통해 대상작물의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계, 대상작물에 대한 분광영상에 기초하여 대상작물의 식생데이터가 획득되는 단계 및 제 1 형상데이터 및 분광영상에 기초하여 대상작물의 제 2 형상데이터가 도출되는 단계가 포함될 수 있다.In the method of analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention, the first shape data of the target crop is derived through scanning of the target crop, and vegetation data of the target crop is obtained based on a spectral image of the target crop. The step and the step of deriving second shape data of the target crop based on the first shape data and the spectral image may be included.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 대상작물에 대한 스캐닝을 통해 대상작물의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계에는, 제 1 센서모듈을 이용하여 대상작물에 대한 스캐닝이 수행되는 단계, 스캐닝을 통해 획득된 포인트 클라우드(point cloud)에 기초하여 대상작물에 대한 형상모델이 생성되는 단계 및 생성된 형상모델을 이용하여 대상작물의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계가 더 포함될 수 있다.In the method for analyzing crop growth state according to an embodiment of the present invention, in the step of deriving the first shape data of the target crop through scanning of the target crop, scanning of the target crop is performed using a first sensor module. The step of generating a shape model for the target crop based on the point cloud acquired through scanning, and the step of deriving the first shape data of the target crop using the generated shape model may be further included. have.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 1 센서모듈에는 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서가 포함되고, 제 1 형상데이터에는 대상작물의 초장, 잎장 및 잎폭 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.In the crop growth state analysis method according to an embodiment of the present invention, a first sensor module includes a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, and the first shape data includes a length of a target crop, a leaf length, and a leaf width. At least one may be included.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 대상작물에 대한 분광영상에 기초하여 대상작물의 식생데이터가 획득되는 단계에는, 제 2 센서모듈을 이용하여 대상작물에 대한 분광영상이 획득되는 단계, 분광영상으로부터 복수의 분광밴드 별 분광반사도가 추출되는 단계 및 분광밴드 별 분광반사도에 기초하여 식생데이터가 획득되는 단계가 포함되고, 제 2 센서모듈에는 다분광 영상센서(multispectral sensor) 및 초분광 영상센서(hyperspectral sensor) 중 어느 하나가 포함되며, 식생데이터는 정규화식생지수(NDVI: Normalized Distribution Vegetation Index)일 수 있다.In the method for analyzing the growth state of a crop according to an embodiment of the present invention, in the step of obtaining vegetation data of the target crop based on the spectroscopic image of the target crop, a spectroscopic image of the target crop is performed using a second sensor module. The step of obtaining, the step of extracting the spectral reflectance for each spectral band from the spectral image, and the step of obtaining vegetation data based on the spectral reflectance for each spectral band are included, and the second sensor module includes a multispectral sensor And a hyperspectral sensor, and the vegetation data may be a Normalized Distribution Vegetation Index (NDVI).
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 1 형상데이터 및 분광영상에 기초하여 대상작물의 제 2 형상데이터가 도출되는 단계에는, 대상작물의 분광영상에 대하여 소정의 임계값에 기초하여 이진화가 수행됨에 따라 대상작물에 대한 이진화영상이 생성되는 단계, 이진화영상에 대하여 마스킹(masking) 처리에 따라 대상작물에 대한 마스킹영상이 생성되는 단계 및 마스킹영상 및 제 1 형상데이터에 기초하여 제 2 형상데이터가 도출되는 단계가 포함되고, 제 2 형상데이터에는 대상작물의 엽면적이 포함될 수 있다.In the method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention, in the step of deriving the second shape data of the target crop based on the first shape data and the spectral image, a predetermined threshold value for the spectral image of the target crop The step of generating a binarized image for the target crop as the binarization is performed based on the binarization image, the step of generating a masking image for the target crop according to the masking process for the binarized image, and the masking image and the first shape data Thus, the step of deriving the second shape data may be included, and the second shape data may include the leaf area of the target crop.
본 발명의 일 실시 예로써, 전술한방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.As an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium in which a program for implementing the above-described method is recorded may be provided.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 모종의 생장상태를 작업자의 숙련도와 관계없이 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an effect of accurately determining the growth state of seedlings regardless of the skill level of the worker.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 1 형상데이터가 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 식생데이터가 획득되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 2 형상데이터가 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법이 수행되는 과정을 나타낸 예시도이다.1 is a flow chart showing a method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a process of deriving first shape data in a method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart illustrating a process of obtaining vegetation data in a method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of deriving second shape data in a method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a process in which a method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention is performed.
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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. The terms used in the present specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다. When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. . In addition, when a part is "connected" to another part throughout the specification, this includes not only a case in which it is "directly connected", but also a case in which it is connected "with another element in the middle."
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시 예로써, 작물 생장상태 분석방법이 제공될 수 있다.As an embodiment of the present invention, a method for analyzing crop growth conditions may be provided.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법이 수행되는 과정을 나타낸 예시도이다.1 is a flowchart showing a method of analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exemplary view showing a process in which the method of analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention is performed.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법은 대상작물(20)에 대한 스캐닝을 통해 대상작물(20)의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계(S100), 대상작물(20)에 대한 분광영상(100)에 기초하여 대상작물(20)의 식생데이터(400)가 획득되는 단계(S200) 및 제 1 형상데이터 및 분광영상(100)에 기초하여 대상작물(20)의 제 2 형상데이터(300)가 도출되는 단계(S300)가 포함될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 5, the method of analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention is a step of deriving first shape data of the
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법은 상기와 같은 과정(S100-S300)을 거쳐 획득된 대상작물(20)에 대한 제 1 형상데이터, 제 2 형상데이터(300) 및 식생데이터(400)에 기초하여 대상작물(20)의 생장상태를 파악할 수 있다. 예를 들면, 상기 대상작물(20)에 대한 제 1 형상데이터, 제 2 형상데이터(300) 및 식생데이터(400)를 정량화함으로써 사용자로 하여금 직관적으로 인식하도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 정량화된 대상작물(20)에 대한 제 1 형상데이터, 제 2 형상데이터(300) 및 식생데이터(400)를 각각 상이한 가중치를 부여하여 생장상태 판별을 위한 지수를 생성할 수 있다. 사용자는 상기와 같이 생성된 지수를 이용하여 대상작물(20)의 생장상태를 확인할 수 있다. 다만, 전술한 내용은 예시적인 것에 불과하고 이에 제한되지 않으며, 상기 대상작물(20)에 대한 제 1 형상데이터, 제 2 형상데이터(300) 및 식생데이터(400)를 이용하여 대상작물(20)의 생장상태를 판단 및 분석하는 방법은 본 발명이 보호받고자 하는 범위에 포함된다.According to an embodiment of the present invention, a method for analyzing crop growth conditions includes first shape data,
본 명세서에서 작물 생장상태 분석방법의 분석대상이 되는 대상작물(20)은 재배를 위한 식물 및 나무이면 모두 포함될 수 있고, 재배를 위한 목적이 아니라도 본 발명의 '작물'에 해당될 수 있다. 특히, 상기 대상작물(20)에는 파종 등의 방법으로 소정의 기간 동안 길러 옮겨 심기에 적합한 묘를 선별하기 위한 모종이 포함될 수 있다.In the present specification, the
이하에서는, 제 1 형상데이터가 도출되는 단계(S100), 대상작물(20)에 대한 분광영상(100)에 기초하여 대상작물(20)의 식생데이터(400)가 획득되는 단계(S200) 및 제 1 형상데이터(200) 및 분광영상(100)에 기초하여 대상작물(20)의 제 2 형상데이터(300)가 도출되는 단계(S300)를 순차적으로 설명한다.In the following, the step of deriving the first shape data (S100), the step of obtaining the
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 1 형상데이터(200)가 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.First, FIG. 2 is a flow chart illustrating a process of deriving the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 대상작물(20)에 대한 스캐닝을 통해 대상작물(20)의 제 1 형상데이터(200)가 도출되는 단계(S100)에는, 제 1 센서모듈을 이용하여 대상작물(20)에 대한 스캐닝이 수행되는 단계(S110), 스캐닝을 통해 획득된 포인트 클라우드(point cloud)에 기초하여 대상작물(20)에 대한 형상모델이 생성되는 단계(S120) 및 생성된 형상모델을 이용하여 대상작물(20)의 제 1 형상데이터(200)가 도출되는 단계(S130)가 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2, in the method for analyzing a crop growth state according to an embodiment of the present invention, the step of deriving the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 1 센서모듈에는 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서가 포함되고, 제 1 형상데이터(200)에는 대상작물(20)의 초장, 잎장 및 잎폭 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.In addition, in the method for analyzing crop growth status according to an embodiment of the present invention, a first sensor module includes a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, and the
상기 라이다 센서는 빛을 대상체에 비춤으로써 대상체까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지할 수 있는 센서를 지칭할 수 있다. 상기 라이다 센서에는 2차원 라이다 센서, 3차원 라이다 센서 등이 포함될 수 있지만, 본 발명에 적용함에 있어서 3차원 라이더 센서가 바람직하다. 즉, 상기 라이다 센서를 통한 3차원 스캐닝을 통해 획득된 일련의 3차원 데이터는 포인트 클라우드에 해당될 수 있다. 또한, 상기 포인트 클라우드는 적어도 하나 이상의 라이다 센서를 통한 스캐닝을 통해 획득될 수 있음은 당연하다.The lidar sensor may refer to a sensor capable of detecting distance, direction, speed, temperature, material distribution, and concentration characteristics to the object by shining light onto the object. The lidar sensor may include a two-dimensional lidar sensor, a three-dimensional lidar sensor, and the like, but a three-dimensional lidar sensor is preferred in application to the present invention. That is, a series of 3D data acquired through 3D scanning through the lidar sensor may correspond to a point cloud. In addition, it is natural that the point cloud can be obtained through scanning through at least one lidar sensor.
3차원 스캐닝(S110)이후에는 포인트 클라우드에 따라 대상작물(20)에 대한 형상모델이 생성(S120)될 수 있다. 상기 형상모델은 대상작물(20)에 대응되는 복수개의 점들이 군(群)을 형성함으로써 상기 대상작물(20)을 나타내기 위한 포인트 클라우드 모델에 해당될 수 있다.After the 3D scanning (S110), a shape model for the
상기와 같이 생성된 형상모델을 이용하여 대상작물(20)의 제 1 형상데이터(200)가 도출(S130)될 수 있다. 상기 제 1 형상데이터(200)는 전술한 바와 같이, 대상작물(20)의 초장, 잎장 및 잎폭 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다. 사용자는 상기와 같은 과정에 따라 도출된 대상작물(20)의 초장, 잎장, 잎폭과 같은 제 1 형상데이터(200)를 이용하여 대상작물(20)의 생장상태를 파악할 수 있다.The
다음으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 대상작물(20)에 대한 분광영상(100)에 기초하여 대상작물(20)의 식생데이터(400)가 획득되는 단계(S200)에는, 제 2 센서모듈을 이용하여 대상작물(20)에 대한 분광영상(100)이 획득되는 단계(S210), 분광영상(100)으로부터 복수의 분광밴드 별 분광반사도가 추출되는 단계(S220) 및 분광밴드 별 분광반사도에 기초하여 식생데이터(400)가 획득되는 단계(S230)가 포함되고, 제 2 센서모듈에는 다분광 영상센서(multispectral sensor) 및 초분광 영상센서(hyperspectral sensor) 중 어느 하나가 포함되며, 식생데이터(400)는 정규화식생지수(NDVI: Normalized Distribution Vegetation Index)일 수 있다.Next, in the crop growth state analysis method according to an embodiment of the present invention, the step of obtaining the
즉, 상기 S210에서 분광영상(100)이란 다분광 영상센서(multispectral sensor) 및 초분광 영상센서(hyperspectral sensor)와 같은 분광 영상센서를 이용하여 획득된 영상을 지칭한다. 다시 말하면, 상기 제 2 센서모듈을 이용하여 대상작물(20)에 대한 분광영상(100)이 획득될 수 있고, 상기 분광영상(100)은 대상작물(20)에 대한 복수의 분광밴드 별 분광반사도에 기초하여 생성된 영상에 해당될 수 있다. 상기 분광밴드에는 가시광선 영역의 Red 파장대역(600nm ~ 700nm), Blue 파장대역(400nm ~ 500nm), Green 파장대역(500nm ~ 600nm), 근적외선(NIR) 파장영역(750nm ~ 900nm) 등이 포함될 수 있다. 다만, 전술한 분광밴드는 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되는 것은 아니고 사용자의 목적 및 용도에 따라 다양한 분광밴드에 기초하여 분광영상(100)이 생성될 수 있다.That is, in S210, the
상기 획득된 분광밴드 별 분광반사도에 기초하여 정규화식생지수(NDVI)가 도출될 수 있다. 상기 정규화식생지수는 근적외선(NIR) 영역과 가시광선 영역 사이에 발생되는 분광 차이에 기초하여 대상작물(20)에 대한 식생 특성을 파악하기 위한 지수에 해당된다. 상기 정규화식생지수는 대상작물(20)에 대한 식생 활력도를 나타내기 위한 지수로 활용될 수 있다. 즉, 사용자는 상기와 같은 과정(S200)에서 획득된 정규화식생지수를 이용하여 대상작물(20)의 활력 정도와 관련된 정보를 획득할 수 있다.A normalized vegetation index (NDVI) may be derived based on the obtained spectral reflectance for each spectral band. The normalized vegetation index corresponds to an index for grasping vegetation characteristics of the
다음으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법에 있어서, 제 1 형상데이터(200) 및 분광영상(100)에 기초하여 대상작물(20)의 제 2 형상데이터(300)가 도출되는 단계(S300)에는, 대상작물(20)의 분광영상(100)에 대하여 소정의 임계값에 기초하여 이진화가 수행됨에 따라 대상작물(20)에 대한 이진화영상이 생성되는 단계(S310), 이진화영상에 대하여 마스킹(masking) 처리에 따라 대상작물(20)에 대한 마스킹영상이 생성되는 단계(S320) 및 마스킹영상 및 제 1 형상데이터(200)에 기초하여 제 2 형상데이터(300)가 도출되는 단계(S330)가 포함되고, 제 2 형상데이터(300)에는 대상작물(20)의 엽면적이 포함될 수 있다.Next, in the crop growth state analysis method according to an embodiment of the present invention, based on the
전술한 S200 과정에서 획득된 분광영상(100)에 대하여 이진화가 수행되기 전에 도 5에 도시된 바와 같이, 분광영상(100)에 대하여 색공간 변환 과정(S305)이 수행될 수 있다. 상기 S200 단계에서 획득된 분광영상(100)으로부터 빛의 특성을 이용해 색상을 표현하는 RGB 색공간에 관련된 정보가 획득될 수 있고, 상기 RGB 데이터에 대하여 영상 처리를 주목적으로 하는 HSL 색공간으로 변환될 수 있다. 즉, 상기 색공간 변환 과정(S305)을 거쳐 RGB 픽셀 데이터로부터 색상(Hue), 채도(Saturation) 및 명도(Lightness)에 대한 정보가 획득될 수 있다.As shown in FIG. 5, before binarization is performed on the
상기 색공간 변환에 따라 획득된 정보에 기초하여 분광영상(100)의 이진화가 수행(S310)될 수 있다. 영상 이진화와 관련하여 공지의 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명의 작물 생장상태 분석방법에는 오츠 방법(Otsu method)에 따라 획득된 임계값에 기초하여 상기 분광영상(100)이 이진화될 수 있다. 상기 오츠 방법은 이미지 히스토그램에 대하여 이미지를 두 개의 클래스로 가장 적합하게 분할할 수 있는 임계값을 찾기 위한 방법을 지칭한다. 즉, 임계값 T를 기준으로 영상정보 데이터(Ex. 픽셀 값, 명도 등)에 대하여 두 개의 클래스로 분류하였을 때, 두 개의 클래스 간 분산(between-class variance) 값이 최대가 되도록 하는 임계값 T를 찾는 방법을 지칭한다. 전술한 오츠 방법을 이용하여 분류를 위한 임계값에 기초하여 상기 분광영상(100)이 이진화됨에 따라 이진화영상이 생성될 수 있다.The binarization of the
이후에는, 상기 S310 과정에서 생성된 이진화영상에 대하여 영상 마스킹이 수행됨에 따라 마스킹영상이 생성될 수 있다. 영상 마스킹(masking)과 관련하여 공지의 방법이 적용될 수 있으며, 이진화영상에서 대상작물(20)만이 표현되도록 마스킹이 수행됨에 따라 마스킹영상이 획득될 수 있다.Thereafter, as image masking is performed on the binarized image generated in the step S310, a masking image may be generated. A known method may be applied in relation to image masking, and a masked image may be obtained as masking is performed so that only the
다음으로, 상기 마스킹영상과 S100 과정에서 획득된 제 1 형상데이터(200)를 융합하여 제 2 형상데이터(300)가 획득될 수 있다. 상기 제 2 형상데이터(300)에는 전술한 바와 같이, 대상작물(20)의 엽면적이 포함될 수 있다. 즉, 엽면적은 잎장과 잎폭에 따라 결정될 수 있으므로, 제 1 형상데이터(200)에 해당되는 잎장, 잎폭, 초장과 관련된 데이터와 상기 S320에서 생성된 마스킹영상에 기초하여 엽면적이 산출될 수 있다.Next, the
즉, 사용자는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작물 생장상태 분석방법을 이용하여 대상작물(20)의 제 1 형상데이터(Ex. 초장, 잎폭, 잎장 등), 제 2 형상데이터(Ex. 엽면적 등) 및 식생데이터(Ex. 정규화식생지수)를 획득할 수 있고, 상기 획득된 데이터들을 이용하여 대상작물(20)의 생장상태를 파악할 수 있다. That is, the user uses the method for analyzing the growth state of the crop according to an embodiment of the present invention, using the first shape data (Ex. plant height, leaf width, leaf length, etc.) of the
한편, 본 발명의 일 실시 예로써, 전술한방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.Meanwhile, as an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium in which a program for implementing the above-described method is recorded may be provided.
또한, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.In addition, the above-described method can be written as a program that can be executed on a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable medium. Further, the structure of the data used in the above-described method may be recorded on a computer-readable medium through various means. A recording medium for recording executable computer programs or codes for performing various methods of the present invention should not be understood as including temporary objects such as carrier waves or signals. The computer-readable medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), and an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention do.
20: 대상작물
100: 분광영상
200: 제 1 형상데이터
300: 제 2 형상데이터
400: 식생데이터20: target crop
100: spectral image
200: first shape data
300: second shape data
400: vegetation data
Claims (6)
대상작물에 대한 스캐닝을 통해 상기 대상작물의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계;
상기 대상작물에 대한 분광영상에 기초하여 상기 대상작물의 식생데이터가 획득되는 단계; 및
상기 제 1 형상데이터 및 분광영상에 기초하여 상기 대상작물의 제 2 형상데이터가 도출되는 단계가 포함되는 작물 생장상태 분석방법.
In the method for analyzing crop growth conditions,
Deriving first shape data of the target crop through scanning of the target crop;
Obtaining vegetation data of the target crop based on the spectral image of the target crop; And
And deriving second shape data of the target crop based on the first shape data and the spectral image.
상기 대상작물에 대한 스캐닝을 통해 상기 대상작물의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계에는, 제 1 센서모듈을 이용하여 상기 대상작물에 대한 스캐닝이 수행되는 단계;
상기 스캐닝을 통해 획득된 포인트 클라우드(point cloud)에 기초하여 상기 대상작물에 대한 형상모델이 생성되는 단계; 및
상기 생성된 형상모델을 이용하여 상기 대상작물의 제 1 형상데이터가 도출되는 단계가 더 포함되는 작물 생장상태 분석방법.
The method of claim 1,
The step of deriving the first shape data of the target crop through scanning of the target crop includes: performing scanning of the target crop using a first sensor module;
Generating a shape model for the target crop based on a point cloud acquired through the scanning; And
A method for analyzing a crop growth state further comprising the step of deriving first shape data of the target crop by using the generated shape model.
상기 제 1 센서모듈에는 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서가 포함되고, 상기 제 1 형상데이터에는 상기 대상작물의 초장, 잎장 및 잎폭 중 적어도 어느 하나가 포함되는 작물 생장상태 분석방법.
The method of claim 2,
The first sensor module includes a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, and the first shape data includes at least one of a plant height, a leaf length, and a leaf width of the target crop.
상기 대상작물에 대한 분광영상에 기초하여 상기 대상작물의 식생데이터가 획득되는 단계에는, 제 2 센서모듈을 이용하여 상기 대상작물에 대한 분광영상이 획득되는 단계;
상기 분광영상으로부터 복수의 분광밴드 별 분광반사도가 추출되는 단계; 및
상기 분광밴드 별 분광반사도에 기초하여 상기 식생데이터가 획득되는 단계가 포함되고,
상기 제 2 센서모듈에는 다분광 영상센서(multispectral sensor) 및 초분광 영상센서(hyperspectral sensor) 중 어느 하나가 포함되며, 상기 식생데이터는 정규화식생지수(NDVI: Normalized Distribution Vegetation Index)인 작물 생장상태 분석방법.
The method of claim 3,
Acquiring the vegetation data of the target crop based on the spectroscopic image of the target crop includes: obtaining a spectroscopic image of the target crop using a second sensor module;
Extracting spectral reflectance for each spectral band from the spectral image; And
It includes the step of obtaining the vegetation data based on the spectral reflectance for each spectral band,
The second sensor module includes any one of a multispectral sensor and a hyperspectral sensor, and the vegetation data is a crop growth state analysis, which is a Normalized Distribution Vegetation Index (NDVI). Way.
상기 제 1 형상데이터 및 분광영상에 기초하여 상기 대상작물의 제 2 형상데이터가 도출되는 단계에는, 상기 대상작물의 분광영상에 대하여 소정의 임계값에 기초하여 이진화가 수행됨에 따라 상기 대상작물에 대한 이진화영상이 생성되는 단계;
상기 이진화영상에 대하여 마스킹(masking) 처리에 따라 상기 대상작물에 대한 마스킹영상이 생성되는 단계; 및
상기 마스킹영상 및 상기 제 1 형상데이터에 기초하여 상기 제 2 형상데이터가 도출되는 단계가 포함되고,
상기 제 2 형상데이터에는 상기 대상작물의 엽면적이 포함되는 작물 생장상태 분석방법.
The method of claim 3,
In the step of deriving the second shape data of the target crop based on the first shape data and the spectral image, as binarization is performed based on a predetermined threshold for the spectral image of the target crop, Generating a binarized image;
Generating a masked image for the target crop according to a masking process for the binarized image; And
And deriving the second shape data based on the masking image and the first shape data,
The second shape data includes a crop growth state analysis method including the leaf area of the target crop.
A computer-readable recording medium in which a program for implementing the method of any one of claims 1 to 5 is recorded.
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