KR20230130895A - Method and apparatus for evaluating activity vitality of conifer based on infection symptom of wilt disease - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 침엽수의 생리 활력도를 평가하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상 산림지역으로부터 획득한 초분광 영상 이미지에 의거하여 판별되는 재선충병 감염증상에 기반하여 침엽수 생리 활력도를 평가할 수 있는 재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for evaluating the physiological vitality of coniferous trees. More specifically, the present invention relates to a technique for evaluating the physiological vitality of coniferous trees based on wilt disease infection symptoms determined based on hyperspectral video images obtained from the target forest area. This relates to a method and device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
알려진 바와 같이, 재선충(Pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus)은 소나무, 잣나무, 해송 등에 소나무 재선충병(Pine Wilt Disease)을 일으키는 유해한 해충을 의미한다.As is known, Pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus) refers to a harmful pest that causes Pine Wilt Disease in pine trees, pine trees, and Japanese pine trees.
대한민국의 경우 국토의 65.2%는 산림이며, 목재나 조경제 공급원으로서 뿐만 아니라 온실가스 흡수와 저장, 산림경관 제공, 토사유출 방지, 산소 공급, 대기정화, 생물다양성 보존 등의 공익적 가치가 매우 큰 상황이다.In the case of the Republic of Korea, 65.2% of the land is forest, and it has great public value not only as a source of wood or landscaping materials, but also as a source of greenhouse gas absorption and storage, provision of forest scenery, prevention of sediment runoff, supply of oxygen, air purification, and biodiversity conservation. It's a situation.
대한민국의 산림청 임업통계연보(2016년)상 소나무의 산림면적은 2015년 기준으로 전체 산림면적 중 약 24.6%에 해당되며, 소나무 재선충병 발생면적은 2015년 기준으로 9,048ha로서 대략 0.58%의 소나무가 피해를 입고 있는 실정이다.According to the Forestry Statistics Yearbook of the Korea Forest Service (2016), the forest area of pine trees is approximately 24.6% of the total forest area as of 2015, and the area of pine wilt disease is 9,048 ha as of 2015, which accounts for approximately 0.58% of pine trees. Damage is being suffered.
소나무 재선충병은 1mm 정도 크기의 선충이 솔수염하늘소 혹은 북방수염하늘소를 매개로 소나무에 칩입하여 양분과 수분의 이동통로를 방해함으로써 고사한다고 보고되어 있으나 아직 정확한 고사원인은 밝혀지지 않고 있다.It has been reported that pine tree nematode disease is caused by nematodes about 1 mm in size that invade pine trees through the pine warbler or northern pine warbler and cause death by interfering with the passage of nutrients and moisture. However, the exact cause of death is not yet known.
소나무 재선충병은 북미에서 시작된 이후 일본을 거쳐 한국, 중국, 러시아 등 극동아시아를 포함해서 유럽의 스페인, 포르투칼에 이르기까지 전 세계적으로 확산되고 있다.Since pine wilt disease began in North America, it has spread throughout the world, including Japan, Far East Asia, including Korea, China, and Russia, and even Spain and Portugal in Europe.
소나무 재선충병에 감염되면 3~6개월 후 잎이 아래로 처지면서 점진적으로 검붉은색으로 변하면서 고사하게 된다.When infected with pine nematode disease, the leaves droop downward and gradually turn dark red and die after 3 to 6 months.
소나무 재선충병은 감염 시 100% 고사율을 보이고 매개충을 통한 강한 전파력 때문에 그 위험성이 매우 심각한 실정이다.Pine wilt disease has a 100% mortality rate upon infection and the risk is very serious due to its strong spread through insect vectors.
육안으로 식별 가능한 붉은색을 띠는 소나무는 다시 살릴 수 없어서 피해고사목을 벌목함으로써 전파를 최소화하는 대책이 거의 유일하다.Since pine trees, which have a red color that can be identified with the naked eye, cannot be revived, the only way to minimize the spread is to cut down damaged dead trees.
소나무류(소나무, 해송, 잣나무 등)에 대한 소나무 재선충병의 조기진단은 예찰과 조기방제에 필수적이나 육안으로 식별가능한 시기에 현미경으로 선충을 관찰하거나 소나무 재선충 특이 유전자 발현유무를 검사하는 유전자 분석법에 의존하고 있다.Early diagnosis of pine wilt disease in pine species (pine, white pine, cypress, etc.) is essential for surveillance and early control, but it is necessary to observe nematodes under a microscope at a time when they can be identified with the naked eye or to use genetic analysis to check for the expression of pine wilt disease-specific genes. It depends.
그러나, 기존의 현미경 검사법이나 소나무 재선충 PCR 검사법은 시료를 채취하는 위치에 따라 진단 결과가 잘못 판단될 수 있기 때문에 조기진단이 불가능하다는 문제가 있다.However, the existing microscopy method or PCR test method for pine wilt nematodes has the problem of making early diagnosis impossible because the diagnostic results may be misjudged depending on the location where the sample is collected.
본 발명은 대상 산림지역으로부터 획득한 초분광 영상 이미지에 의거하여 판별되는 재선충병 감염증상에 기반하여 침엽수 활력도를 평가할 수 있는 재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a method and device for evaluating the physiological vitality of conifers based on wilt disease infection symptoms, which can evaluate the vitality of coniferous trees based on wilt disease infection symptoms determined based on hyperspectral video images obtained from a target forest area. do.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved that are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
본 발명은, 일 관점에 따라, 목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 단계와, 획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 단계와, 전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 단계와, 추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계와, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 단계와, 상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 단계와, 상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 단계를 포함하는 재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법을 제공할 수 있다.According to one aspect, the present invention includes the steps of acquiring a hyperspectral image of a target forest area, preprocessing data of the obtained hyperspectral image, and extracting an index for determining infection of wilt disease from the preprocessed data. A step of determining whether a tree suspected of being infected with the wilt wilt disease exists based on the extracted infection determination index; If it is determined that the tree is suspected of being infected with the wilt disease, determining whether a browning phenomenon occurs; If it is determined that an outbreak occurs, classifying the suspected tree nematode infection as a tree nematode-infected tree, and evaluating the physiological vitality of conifers in the target forest area based on the classification results of the tree nematode-infected tree. Based on the wilt disease infection symptoms. It can provide a method for evaluating the physiological vitality of coniferous trees.
본 발명의 상기 초분광 영상 이미지는, 상기 목표 산림지역을 비행하는 비행체에 장착된 초분광 카메라로부터 획득될 수 있다.The hyperspectral video image of the present invention may be acquired from a hyperspectral camera mounted on an aircraft flying over the target forest area.
본 발명의 상기 전처리하는 단계는, 상기 초분광 영상 이미지의 데이터의 반사율 스펙트럼을 화이트보드(white board) 표준으로 보정될 수 있다.In the preprocessing step of the present invention, the reflectance spectrum of the data of the hyperspectral video image may be corrected to a white board standard.
본 발명의 상기 전처리하는 단계는, 상기 전처리된 데이터의 원본 영상으로부터 비초목 배경(nonvegetation background)을 최소로 포함하는 영역을 평가 대상으로 선택할 수 있다.In the preprocessing step of the present invention, an area containing a minimum nonvegetation background from the original image of the preprocessed data may be selected as an evaluation target.
본 발명의 상기 재선충병의 감염판단 지표는, 상기 전처리된 데이터로부터 추출한 초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버를 포함할 수 있다.The indicator for determining infection of the wilt disease of the present invention may include a hyperspectral vegetation index and a hyperspectral end member extracted from the preprocessed data.
본 발명의 상기 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계는, 상기 초분광 식생지수의 평균과 분산값이 기 설정된 범위 이내이며, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.In the step of determining the presence or absence of a tree suspected of being infected with T. nematode of the present invention, if the mean and variance values of the hyperspectral vegetation index are within a preset range, it can be determined to be a tree suspected of being infected with T. nematode.
본 발명의 상기 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계는, 상기 초분광 식생지수를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘으로 분류한 후 기 설정된 조건이 충족되면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.The step of determining whether a tree suspected of being infected with wilt elegans of the present invention is performed by classifying the hyperspectral index, including the hyperspectral vegetation index, using a machine learning algorithm, and then determining that the tree is suspected of being infected with wilt disease if preset conditions are met. can do.
본 발명의 상기 기 설정된 조건은, 정확도, 예측도, 카파지수를 포함할 수 있다.The preset conditions of the present invention may include accuracy, predictability, and kappa index.
본 발명의 상기 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계는, 상기 초분광 엔드멤버의 반사율 스펙트럼과 유사도 지수를 계산한 후, 그 계산 결과가 기 설정된 기준값 이하이면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.The step of determining the presence or absence of a suspected wilt disease infection of the present invention involves calculating the reflectance spectrum and similarity index of the hyperspectral end member, and if the calculation result is less than a preset reference value, it is determined that the elegans infection is suspected. can do.
본 발명의 평가된 상기 침엽수 생리 활력도는, 상기 목표 산림지역의 사후 방제 작업에 활용될 수 있다.The physiological vitality of conifers evaluated according to the present invention can be utilized in post-control work in the target forest area.
본 발명은, 다른 관점에 따라, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 단계와, 획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 단계와, 전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 단계와, 추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계와, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 단계와, 상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 단계와, 상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 단계를 포함하는 동작을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention is a computer-readable recording medium storing a computer program, wherein the computer program, when executed by a processor, acquires a hyperspectral image of a target forest area, and the obtained Preprocessing the data of the hyperspectral image, extracting an index for determining wilt disease infection from the preprocessed data, and determining whether a suspected elegans infection exists based on the extracted index for determining elegans infection; If it is determined that the tree is suspected of being infected with wilt elegans, determining whether a browning phenomenon has occurred; If it is determined that the browning phenomenon has occurred, classifying the tree suspected of being infected with wilt elegans as an order of wilt elegans infection; and a classification result of the order of infection by wilt elegans. Based on this, a computer-readable recording medium containing instructions for causing the processor to perform an operation including evaluating the physiological vitality of conifers in the target forest area may be provided.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 단계와, 획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 단계와, 전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 단계와, 추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계와, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 단계와, 상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 단계와, 상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 단계를 포함하는 동작을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention is a computer program stored in a computer-readable recording medium, wherein the computer program, when executed by a processor, acquires a hyperspectral image of a target forest area, and the obtained Preprocessing the data of the hyperspectral image, extracting an index for determining wilt disease infection from the preprocessed data, and determining whether a suspected elegans infection exists based on the extracted index for determining elegans infection; , if it is determined that the tree elegans is suspected of being infected, determining whether a browning phenomenon has occurred; if it is determined that the browning phenomenon has occurred, classifying the tree suspected of being infected with wilt elegans as a tree infected with wilt elegans; and classifying the tree infected with wilt elegans. A computer program including instructions for causing the processor to perform an operation including evaluating the physiological vitality of conifers in the target forest area based on the results may be provided.
본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 영상 이미지 획득부와, 획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 영상 전처리부와, 전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 판단 지표 추출부와, 추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 의심목 판단부와, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 갈변현상 판단부와, 상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 감염목 판단부와, 상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 생리 활력도 평가부를 포함하는 재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치를 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention includes a video image acquisition unit that acquires a hyperspectral video image of a target forest area, an image preprocessor that preprocesses data of the acquired hyperspectral video image, and a wilt disease detection unit from the preprocessed data. A judgment index extraction unit for extracting the infection judgment index, a suspect tree judgment unit for determining the presence or absence of a tree suspected of being infected with wilt elegans based on the extracted infection judgment indicators, and, if it is determined to be a tree suspected of being infected with wilt elegans, a browning phenomenon. A browning phenomenon determination unit that determines whether the browning phenomenon has occurred, an infected tree determination unit that classifies the tree suspected of being infected with wilt wilt as an infected tree if it is determined that the browning phenomenon has occurred, and the target forest based on the classification results of the tree infected with wilt wilt. It is possible to provide a coniferous physiological vitality evaluation device based on wilt disease infection symptoms that includes a physiological vitality evaluation unit that evaluates the physiological vitality of coniferous trees in the region.
본 발명의 상기 영상 이미지 획득부는, 상기 목표 산림지역을 비행하는 비행체에 장착된 초분광 카메라로부터 상기 초분광 영상 이미지를 획득할 수 있다.The video image acquisition unit of the present invention can acquire the hyperspectral video image from a hyperspectral camera mounted on an aircraft flying over the target forest area.
본 발명의 상기 영상 전처리부는, 상기 초분광 영상 이미지의 데이터의 반사율 스펙트럼을 화이트보드(white board) 표준으로 보정할 수 있다.The image preprocessor of the present invention can correct the reflectance spectrum of data of the hyperspectral image image to a white board standard.
본 발명의 상기 영상 전처리부는, 상기 전처리된 데이터의 원본 영상으로부터 비초목 배경(nonvegetation background)을 최소로 포함하는 영역을 평가 대상으로 선택할 수 있다.The image preprocessor of the present invention may select an area containing a minimum nonvegetation background from the original image of the preprocessed data as an evaluation target.
본 발명의 상기 판단 지표 추출부는, 상기 전처리된 데이터로부터 추출한 초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버를 상기 감염판단 지표로 추출할 수 있다.The judgment index extraction unit of the present invention may extract the hyperspectral vegetation index and hyperspectral end member extracted from the preprocessed data as the infection judgment index.
본 발명의 상기 의심목 판단부는, 상기 초분광 식생지수의 할 수 있다.평균과 분산값이 기 설정된 범위 이내이며, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.The suspicious tree determination unit of the present invention can determine the hyperspectral vegetation index. If the mean and variance values are within a preset range, it can be determined that the tree is suspicious for wilt disease infection.
본 발명의 상기 의심목 판단부는, 상기 초분광 식생지수를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘으로 분류한 후 기 설정된 조건이 충족되면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.The suspicious tree determination unit of the present invention may classify the hyperspectral index including the hyperspectral vegetation index using a machine learning algorithm and, if preset conditions are met, determine the tree to be suspicious for wilt disease infection.
본 발명의 상기 의심목 판단부는, 상기 초분광 엔드멤버의 반사율 스펙트럼과 유사도 지수를 계산한 후, 그 계산 결과가 기 설정된 기준값 이하이면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.The suspect tree determination unit of the present invention calculates the reflectance spectrum and similarity index of the hyperspectral end member, and if the calculation result is less than a preset reference value, it can be determined that the tree is suspected of being infected with the nematode infection.
본 발명의 실시예에 따르면, 대상 산림지역으로부터 획득한 초분광 영상 이미지에 의거하여 판별되는 재선충병 감염증상에 기반하여 침엽수 생리 활력도를 평가함으로써, 비파괴적 및 실시간으로 소나무 재선충병을 조기 진단할 수 있으며, 이를 통해 소나무 재선충병에 기인하는 산림 피해를 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, early diagnosis of pine wilt disease can be made in a non-destructive and real-time manner by evaluating the physiological vitality of coniferous trees based on symptoms of wilt disease infection determined based on hyperspectral video images obtained from the target forest area. This can minimize forest damage caused by pine wilt disease.
본 발명의 실시예에 따르면, 사람이 쉽게 접근하기 어려운 산림에서 비행체를 이용한 초분광 영상 분석진단 기법을 적용함으로써, 대면적의 소나무 재선충병 피해를 조기에 막을 수 있으며, 신속하고 정확한 예찰 시스템을 구축할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by applying hyperspectral image analysis and diagnosis techniques using flying vehicles in forests that are difficult for humans to easily access, large-area pine wilt disease damage can be prevented early and a rapid and accurate surveillance system can be established. can do.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치에 대한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 재선충병 감염증상 지수를 기반으로 침엽수 생리 활력도를 평가하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.
도 3은 반사율 그래프로부터 NIR(R750), R(R670), G(R550) 영역의 세 점을 잇는 삼각형 면적을 나타내는 CIRI 지수 및 재선충병 증상 단계(R1, R2, R3)에 따른 CIRI 값의 예시를 보여주는 그래프이다.
도 4는 PWS를 보이는 소나무와 잣나무의 RBG, R, dR, LogR, 그리고 식생지수의 풍부도에 대한 대표 영상의 예시도이다.
도 5는 소나무 재선충병 감염 초기(녹색, G), 감염 중기(황갈색, YB) 및 감염 후기(적갈색, RB) 단계 소나무 유식물의 RGB와 CIR 이미지에 대한 예시도이다.Figure 1 is a block diagram of a coniferous physiological vitality evaluation device based on wilt disease infection symptoms according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing the main process of evaluating the physiological vitality of conifers based on the wilt disease infection symptom index according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an example of the CIRI index representing the triangular area connecting three points in the NIR (R750), R (R670), and G (R550) regions from the reflectance graph and CIRI values according to the wilt disease symptom stages (R1, R2, R3). This is a graph showing.
Figure 4 is an example of a representative image of the abundance of RBG, R, dR, LogR, and vegetation index of pine and pine trees showing PWS.
Figure 5 is an example of RGB and CIR images of pine seedlings in the early (green, G), middle (yellow-brown, YB), and late (reddish-brown, RB) stages of pine wilt disease infection.
먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.First, the advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. Here, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide a general understanding of the technical field to which the present invention pertains. Since this is provided as an example to enable those with knowledge to clearly understand the scope of the invention, the technical scope of the present invention should be defined by the claims.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions in the present invention, and of course, they may vary depending on the intention or custom of the user, operator, etc. Therefore, the definition should be made based on the technical ideas described throughout this specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치에 대한 블록 구성도이다.Figure 1 is a block diagram of a coniferous physiological vitality evaluation device based on wilt disease infection symptoms according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 침엽수 생리 활력도 평가 장치는 영상 이미지 획득부(102), 영상 전처리부(104), 판단지표 추출부(106), 의심목 판단부(108), 갈변현상 판단부(110), 감염목 판단부(112), 생리 활력도 평가부(114) 및 평가 정보 DB(116) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the conifer physiological vitality evaluation device according to this embodiment includes an
영상 이미지 획득부(102)는 목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 데, 이러한 초분광 영상 이미지는, 예컨대 목표 산림지역을 비행하는 비행체(예컨대, 드론 등)에 장착된 초분광 카메라로부터 획득될 수 있다.The video
초분광 영상 이미지에는 목표 산림지역의 지정학적 위치에 따라, 예컨대 해송, 섬잣나무, 잣나무, 소나무, 스트로브잣나무, 리기다소나무 등과 같은 침엽수가 포함될 수 있다.Depending on the geopolitical location of the target forest area, hyperspectral images may include coniferous trees such as sea pine, Japanese pine, Japanese pine, pine, strobe pine, and Rigida pine.
영상 전처리부(104)는 영상 이미지 획득부(102)를 통해 획득된 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 등의 기능을 수행할 수 있다.The
여기에서, 전처리는 초분광 영상 이미지의 데이터의 반사율 스펙트럼을 화이트보드(white board) 표준으로 보정하는 것을 의미할 수 있으며, 전처리된 데이터의 원본 영상으로부터 비초목 배경(nonvegetation background)을 최소로 포함하는 영역이 평가 대상으로 선택될 수 있다.Here, preprocessing may mean correcting the reflectance spectrum of the data of the hyperspectral video image to a white board standard, and minimally containing nonvegetation background from the original image of the preprocessed data. Areas may be selected for evaluation.
판단 지표 추출부(106)는 영상 전처리부(104)를 통해 전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 등의 기능을 수행할 수 있다. 여기에서, 재선충병의 감염판단 지표는, 예컨대 전처리된 데이터로부터 추출한 초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버(각 픽셀을 대표하는 고유 분광 스펙트럼)를 포함할 수 있다.The judgment
소나무 재선충병 증상의 발현 전 초기 단계에 민감한 식생지수의 색상 적외선 색인(Color InfraRed Index: CIRI)는 아래의 수식 1과 같이 도출될 수 있다.The Color InfraRed Index (CIRI) of the vegetation index, which is sensitive to the early stage before the onset of pine wilt disease symptoms, can be derived as shown in
[수식 1][Formula 1]
CIRI = 1/2((53(R550-R670)+9x(R670-R750)+121(R750-R550))CIRI = 1/2((53(R550-R670)+9x(R670-R750)+121(R750-R550))
상기의 수식 1에 있어서, R550, R670, R750은 550, 670, 750nm에서의 반사율 값을 각각 나타낸다.In
도 3은 반사율 그래프로부터 NIR(R750), R(R670), G(R550) 영역의 세 점을 잇는 삼각형 면적을 나타내는 CIRI 지수 및 재선충병 증상 단계(R1, R2, R3)에 따른 CIRI 값의 예시를 보여주는 그래프이다.Figure 3 is an example of the CIRI index representing the triangular area connecting three points in the NIR (R750), R (R670), and G (R550) regions from the reflectance graph and CIRI values according to the wilt disease symptom stages (R1, R2, R3). This is a graph showing.
ROI(region of interest)의 픽셀 반사 스펙트럼(pixel reflectance spectrum : R)을 대상으로 일차 미분(first derivative transformation, dR), 로그 전환 (logarithimic transformation, logR), 초분광 식생지수(hyperspectral vegetation indices, hVI) 및 픽셀 순도 지수(Pixel Purity Index: PPI)를 기반으로 엔드멤버(endmember)를 추출할 수 있다. 여기에서, dR과 logR은 R의 특성을 보다 크게 반영하는 것으로 알려져 있다.First derivative transformation (dR), logarithimic transformation (logR), and hyperspectral vegetation indices (hVI) for the pixel reflectance spectrum (R) of ROI (region of interest) and endmembers can be extracted based on the Pixel Purity Index (PPI). Here, dR and logR are known to reflect the characteristics of R to a greater extent.
의심목 판단부(108)는 판단 지표 추출부(106)를 통해 추출된 감염판단 지표(초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버)에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 등의 기능을 수행할 수 있다.The suspect
도 4는 PWS를 보이는 소나무와 잣나무의 RBG, R, dR, LogR, 그리고 식생지수의 풍부도(abundance)에 대한 대표 영상의 예시도이다. 즉, 재선충 감염 정도는 두 스펙트럼의 픽셀당 풍부도를 기반으로 계산할 수 있다.Figure 4 is an example of a representative image of the abundance of RBG, R, dR, LogR, and vegetation index of pine and pine trees showing PWS. In other words, the degree of wilt disease infection can be calculated based on the abundance per pixel of the two spectra.
일례로서, 의심목 판단부(108)는 초분광 식생지수의 평균과 분산값이 기 설정된 범위 이내이며, 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.As an example, the suspect
예컨대, CIRI 평균과 분산값이 소나무의 경우 8.05와 24.35, 잣나무의 경우 5.86과 21.81 값에서 +-10% 범위내의 값을 가질 경우, 의심목 판단부(108)는 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.For example, if the CIRI mean and variance values are within +-10% of the values of 8.05 and 24.35 for pine trees and 5.86 and 21.81 for pine trees, the suspect
다른 예로서, 의심목 판단부(108)는 초분광 식생지수를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘으로 분류한 후 기 설정된 조건이 충족되면, 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.As another example, the suspect
예컨대, CIRI를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘(예컨대, Ensemble)로 분류하였을 때 정확도 80%, 예측도 70%, 카파지수 0.7의 조건을 충족할 경우, 의심목 판단부(108)는 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.For example, when the hyperspectral indicator including CIRI is classified by a machine learning algorithm (e.g., Ensemble), if the conditions of accuracy of 80%, predictability of 70%, and kappa index of 0.7 are met, the suspicious
또 다른 예로서, 의심목 판단부(108)는 초분광 엔드멤버의 반사율 스펙트럼과 유사도 지수를 계산한 후, 그 계산 결과가 기 설정된 기준값 이하이면, 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.As another example, the suspect
예컨대, 잣나무와 소나무의 재선충병 엔드멤버(pure member) 반사율 스펙트럼과 유사도지수를 계산하였을 때 0.05 이하의 값을 갖는 엔드멤버가 추출될 경우, 의심목 판단부(108)는 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다. 여기에서, 잣나무 엔드멤버의 CIRI 값은 5.31. 6.48, 7.52 세 종류이고, 소나무의 경우 6.99, 11.61 두 종류의 엔드멤버가 있다. For example, when calculating the reflectance spectrum and similarity index of pure member end members of pine trees and pine trees, if an end member with a value of 0.05 or less is extracted, the suspect
갈변현상 판단부(110)는 의심목 판단부(108)로부터 재선충 감염 의심목으로 판단됨이 통지되면, 해당 수목에서의 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 등의 기능을 수행할 수 있다.When the browning
예컨대, RGB 또는 CIR 색상의 삼중 코드에서 R값이 0.12에서 0.18로 상승할 경우, 갈변현상 판단부(110)는 해당 소목에서 갈변현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.For example, when the R value increases from 0.12 to 0.18 in the triple code of RGB or CIR color, the browning
감염목 판단부(112)는 갈변현상 판단부(110)로부터 갈변현상의 발생이 통지되면 해당 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 등의 기능을 수행할 수 있다.When the browning
도 5는 소나무 재선충병 감염 초기(녹색, G), 감염 중기(황갈색, YB) 및 감염 후기(적갈색, RB) 단계 소나무 유식물의 RGB와 CIR 이미지에 대한 예시도이다.Figure 5 is an example of RGB and CIR images of pine seedlings in the early (green, G), middle (yellow-brown, YB), and late (reddish-brown, RB) stages of pine wilt disease infection.
도 5를 참조하면, 각 영상으로부터 유도한 NDVI와 CIRI 식생지수의 계층별 분포와 반사율 스펙트럼(Spectra) 및 분포 현황(Histogram)을 확인할 수 있으며, RGB와 CIR 이미지 하단부의 숫자는 650 nm, 550 nm, 450 nm와 750 nm, 670 nm, 550 nm에서의 반사율 값을 각각 나타낸다.Referring to Figure 5, you can check the hierarchical distribution, reflectance spectrum (Spectra), and distribution status (Histogram) of the NDVI and CIRI vegetation indices derived from each image, and the numbers at the bottom of the RGB and CIR images are 650 nm and 550 nm. , reflectance values at 450 nm, 750 nm, 670 nm, and 550 nm are shown, respectively.
생리 활력도 평가부(114)는 목표 산림지역에 대한 각 수목의 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여, 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도(생리 활력도 레벨)를 평가하는 등의 기능을 수행할 수 있으며, 여기에서 실시간으로 평가되는 해당 산림지역의 침엽수 생리 활력도는 해당 산림지역의 좌표 정보 등과 함께 평가 정보 DB(116)에 저장될 수 있다.The physiological
그리고, 생리 활력도 평가부(114)에 의해 평가된 침엽수 생리 활력도는 해당 산림지역을 관할하는 관할지역 서버로 실시간 전송됨으로써, 해당 산림지역의 사후 방제 작업 등에 실시간적으로 활용될 수 있다.In addition, the physiological vitality of coniferous trees evaluated by the physiological
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 재선충병 감염증상 지수를 기반으로 침엽수 생리 활력도를 평가하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.Figure 2 is a flowchart showing the main process of evaluating the physiological vitality of conifers based on the wilt disease infection symptom index according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 영상 이미지 획득부(102)에서는 목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득한다(단계 202). 여기에서, 초분광 영상 이미지는, 예컨대 목표 산림지역을 비행하는 비행체에 장착된 초분광 카메라로부터 획득될 수 있다.Referring to FIG. 2, the video
영상 전처리부(104)에서는 영상 이미지 획득부(102)를 통해 획득된 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리한다(단계 204). 여기에서, 데이터의 전처리는 초분광 영상 이미지의 데이터의 반사율 스펙트럼을 화이트보드(white board) 표준으로 보정하는 것을 의미할 수 있다.The
판단 지표 추출부(106)에서는 영상 전처리부(104)를 통해 전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출한다(단계 206). 여기에서, 재선충병의 감염판단 지표는, 예컨대 전처리된 데이터로부터 추출한 초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버(각 픽셀을 대표하는 고유 분광 스펙트럼)를 포함할 수 있다.The judgment
의심목 판단부(108)에서는 판단 지표 추출부(106)를 통해 추출된 감염판단 지표(초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버)에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단한다(단계 208).The suspect
의심목 판단부(108)에서는, 일례로서 초분광 식생지수의 평균과 분산값이 기 설정된 범위 이내이며, 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.As an example, the suspect
의심목 판단부(108)에서는, 다른 예로서 초분광 식생지수를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘으로 분류한 후 기 설정된 조건이 충족되면, 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.As another example, the suspect
의심목 판단부(108)에서는, 또 다른 예로서 초분광 엔드멤버의 반사율 스펙트럼과 유사도 지수를 계산한 후, 그 계산 결과가 기 설정된 기준값 이하이면, 해당 수목을 재선충 감염 의심목으로 판단할 수 있다.In the suspect
상기 단계(208)에서의 판단 결과, 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상 판단부(110)에서는 해당 수목에서의 갈변현상의 발생 여부를 판단한다(단계 210).As a result of the determination in
상기 단계(210)에서의 판단 결과, 갈변현상이 발생한 것으로 판단되면, 감염목 판단부(112)에서ㅕ는 해당 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류한다(단계 212).As a result of the determination in
생리 활력도 평가부(114)에서는 해당 산림지역에 대한 각 수목의 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여, 해당 산림지역의 침엽수 생리 활력도(생리 활력도 레벨)를 평가한다(단계 214).The physiological
그리고, 실시간으로 평가되는 해당 산림지역의 침엽수 생리 활력도는 해당 산림지역의 좌표 정보 등과 함께 평가 정보 DB(116)에 저장된다(단계 216). 여기에서, 생리 활력도 평가부(114)에 의해 평가된 침엽수 생리 활력도는 해당 산림지역을 관할하는 관할지역 서버로 실시간 전송됨으로써, 해당 산림지역의 사후 방제 작업 등에 실시간적으로 활용될 수 있다.In addition, the physiological vitality of conifers in the forest area evaluated in real time is stored in the
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various substitutions, modifications, changes, etc. without departing from the essential characteristics of the present invention. It will be easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims described below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
102 : 영상 이미지 획득부
104 : 영상 전처리부
106 : 판단지표 추출부
108 : 의심목 판단부
110 : 갈변현상 판단부
112 : 감염목 판단부
114 : 생리 활력도 평가부
116 : 평가 정보 DB102: Video image acquisition unit
104: Image preprocessing unit
106: Judgment indicator extraction unit
108: Suspicion judgment department
110: Browning phenomenon judgment unit
112: Infection tree determination unit
114: Physiological vitality evaluation unit
116: Evaluation information DB
Claims (20)
획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 단계와,
전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 단계와,
추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계와,
상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 단계와,
상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 단계와,
상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 단계를 포함하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.A step of acquiring a hyperspectral video image of the target forest area,
Preprocessing data of the acquired hyperspectral image;
A step of extracting infection judgment indicators of wilt disease from preprocessed data;
A step of determining the presence or absence of a suspected wilt disease infection based on the extracted infection determination index;
If it is determined that the tree is suspected of being infected with the wilt disease, determining whether browning occurs;
If it is determined that the browning phenomenon has occurred, classifying the suspected tree nematode infection as a tree infected with wilt disease;
Comprising the step of evaluating the physiological vitality of conifers in the target forest area based on the classification results of the wilt disease-infected trees.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 초분광 영상 이미지는,
상기 목표 산림지역을 비행하는 비행체에 장착된 초분광 카메라로부터 획득되는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 1,
The hyperspectral video image is,
obtained from a hyperspectral camera mounted on an aircraft flying over the target forest area.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 전처리하는 단계는,
상기 초분광 영상 이미지의 데이터의 반사율 스펙트럼을 화이트보드(white board) 표준으로 보정하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 1,
The preprocessing step is,
Correcting the reflectance spectrum of the data of the hyperspectral video image to a white board standard
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 전처리하는 단계는,
상기 전처리된 데이터의 원본 영상으로부터 비초목 배경(nonvegetation background)을 최소로 포함하는 영역을 평가 대상으로 선택하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 3,
The preprocessing step is,
Selecting the area containing the minimum nonvegetation background from the original image of the preprocessed data as the evaluation target.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 재선충병의 감염판단 지표는,
상기 전처리된 데이터로부터 추출한 초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버를 포함하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 1,
The indicator for determining infection of the above wilt disease is,
Containing hyperspectral vegetation index and hyperspectral end member extracted from the preprocessed data
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계는,
상기 초분광 식생지수의 평균과 분산값이 기 설정된 범위 이내이며, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 5,
The step of determining whether the suspected wilt infection is present is,
The mean and variance values of the hyperspectral vegetation index are within the preset range, and the tree is judged to be suspected of being infected with the wilt disease.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계는,
상기 초분광 식생지수를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘으로 분류한 후 기 설정된 조건이 충족되면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 5,
The step of determining whether the suspected wilt infection is present is,
After classifying the hyperspectral indicators including the hyperspectral vegetation index using a machine learning algorithm, if the preset conditions are met, the tree is judged to be suspected of being infected with the wilt disease.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 기 설정된 조건은,
정확도, 예측도, 카파지수를 포함하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 7,
The preset conditions are:
including accuracy, predictability, and kappa index.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계는,
상기 초분광 엔드멤버의 반사율 스펙트럼과 유사도 지수를 계산한 후, 그 계산 결과가 기 설정된 기준값 이하이면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 5,
The step of determining whether the suspected wilt infection is present is,
After calculating the reflectance spectrum and similarity index of the hyperspectral end member, if the calculation result is less than a preset reference value, the tree is judged to be suspected of being infected with the nematode wilt.
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
평가된 상기 침엽수 생리 활력도는,
상기 목표 산림지역의 사후 방제 작업에 활용되는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 방법.According to claim 1,
The physiological vitality of the coniferous trees evaluated was,
Used for post-control work in the target forest area
Method for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 단계와,
획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 단계와,
전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 단계와,
추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계와,
상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 단계와,
상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 단계와,
상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 단계
를 포함하는 동작을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium storing a computer program,
When the computer program is executed by a processor,
A step of acquiring a hyperspectral video image of the target forest area,
Preprocessing data of the acquired hyperspectral image;
A step of extracting infection judgment indicators of wilt disease from preprocessed data;
A step of determining the presence or absence of a suspected wilt disease infection based on the extracted infection determination index;
If it is determined that the tree is suspected of being infected with the wilt disease, determining whether browning occurs;
If it is determined that the browning phenomenon has occurred, classifying the suspected tree nematode infection as a tree infected with wilt disease;
A step of evaluating the physiological vitality of conifers in the target forest area based on the classification results of the wilt disease-infected trees.
A computer-readable recording medium including instructions for causing the processor to perform an operation including.
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
목표 산림지역의 초분광 영상 이미지를 획득하는 단계와,
획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 단계와,
전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 단계와,
추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 단계와,
상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 단계와,
상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 단계와,
상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 단계
를 포함하는 동작을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on a computer-readable recording medium,
When the computer program is executed by a processor,
A step of acquiring a hyperspectral video image of the target forest area,
Preprocessing data of the acquired hyperspectral image;
A step of extracting infection judgment indicators of wilt disease from preprocessed data;
A step of determining the presence or absence of a suspected wilt disease infection based on the extracted infection determination index;
If it is determined that the tree is suspected of being infected with the wilt disease, determining whether browning occurs;
If it is determined that the browning phenomenon has occurred, classifying the suspected tree nematode infection as a tree infected with wilt disease;
A step of evaluating the physiological vitality of conifers in the target forest area based on the classification results of the wilt disease-infected trees.
A computer program including instructions for causing the processor to perform an operation including.
획득된 상기 초분광 영상 이미지의 데이터를 전처리하는 영상 전처리부와,
전처리된 데이터로부터 재선충병의 감염판단 지표를 추출하는 판단 지표 추출부와,
추출된 상기 감염판단 지표에 의거하여 재선충 감염 의심목의 존재 여부를 판단하는 의심목 판단부와,
상기 재선충 감염 의심목으로 판단되면, 갈변현상의 발생 여부를 판단하는 갈변현상 판단부와,
상기 갈변현상의 발생으로 판단되면 상기 재선충 감염 의심목을 재선충 감염목으로 분류하는 감염목 판단부와,
상기 재선충 감염목의 분류 결과에 의거하여 상기 목표 산림지역의 침엽수 생리 활력도를 평가하는 생리 활력도 평가부를 포함하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.A video image acquisition unit that acquires a hyperspectral video image of a target forest area,
an image pre-processing unit that pre-processes data of the acquired hyperspectral image;
A judgment index extraction unit that extracts an index for determining infection by wilt disease from the preprocessed data;
A suspicious tree judgment unit that determines whether a tree suspected of being infected with the wilt worm is present based on the extracted infection judgment index;
If the tree is judged to be suspected of being infected with the wilt disease, a browning phenomenon determination unit that determines whether browning phenomenon has occurred;
An infected tree determination unit that classifies the tree suspected of being infected with wilt disease as a tree infected with wilt elegans if it is determined that the browning phenomenon has occurred;
A physiological vitality evaluation unit that evaluates the physiological vitality of coniferous trees in the target forest area based on the classification results of the wilt disease-infected trees.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 영상 이미지 획득부는,
상기 목표 산림지역을 비행하는 비행체에 장착된 초분광 카메라로부터 상기 초분광 영상 이미지를 획득하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 13,
The video image acquisition unit,
Obtaining the hyperspectral video image from a hyperspectral camera mounted on an aircraft flying over the target forest area.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 영상 전처리부는,
상기 초분광 영상 이미지의 데이터의 반사율 스펙트럼을 화이트보드(white board) 표준으로 보정하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 13,
The image preprocessing unit,
Correcting the reflectance spectrum of the data of the hyperspectral video image to a white board standard
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 영상 전처리부는,
상기 전처리된 데이터의 원본 영상으로부터 비초목 배경(nonvegetation background)을 최소로 포함하는 영역을 평가 대상으로 선택하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 15,
The image preprocessing unit,
Selecting the area containing the minimum nonvegetation background from the original image of the preprocessed data as the evaluation target.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 판단 지표 추출부는,
상기 전처리된 데이터로부터 추출한 초분광 식생지수와 초분광 엔드멤버를 상기 감염판단 지표로 추출하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 13,
The judgment indicator extraction unit,
The hyperspectral vegetation index and hyperspectral end member extracted from the preprocessed data are extracted as the infection judgment index.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 의심목 판단부는,
상기 초분광 식생지수의 평균과 분산값이 기 설정된 범위 이내이며, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 17,
The suspicion judgment department,
The mean and variance values of the hyperspectral vegetation index are within the preset range, and the tree is judged to be suspected of being infected with the wilt disease.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 의심목 판단부는,
상기 초분광 식생지수를 포함하는 초분광 지표를 기계학습 알고리즘으로 분류한 후 기 설정된 조건이 충족되면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 17,
The suspicion judgment department,
After classifying the hyperspectral indicators including the hyperspectral vegetation index using a machine learning algorithm, if the preset conditions are met, the tree is judged to be suspected of being infected with the wilt disease.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
상기 의심목 판단부는,
상기 초분광 엔드멤버의 반사율 스펙트럼과 유사도 지수를 계산한 후, 그 계산 결과가 기 설정된 기준값 이하이면, 상기 재선충 감염 의심목으로 판단하는
재선충병 감염증상 기반의 침엽수 생리 활력도 평가 장치.According to claim 17,
The suspicion judgment department,
After calculating the reflectance spectrum and similarity index of the hyperspectral end member, if the calculation result is less than a preset reference value, the tree is judged to be suspected of being infected with the nematode wilt.
A device for evaluating coniferous physiological vitality based on wilt disease infection symptoms.
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