분광특성 분석에 의한 논 잡초 검출의 기초연구

서지정보

· 발행기관 : 한국농업기계학회
· 수록지 정보 : Journal of Biosystems Engineering / 27권 / 2호 / 133 ~ 142페이지
· 저자명 : 서규현, 서상룡, 성제훈

초록

본 연구는 벼 농사에서 토양과 식물체의 분광반사특성과 영상처리를 이용한 기계시각 잡초검출 센서를 개발하기 위한 기초연구로서, 구별하고자 하는 대상체들의 분광반사율을 조사하여 구별에 효과적인 파장을 선정하고 선정된 파장을 이용한 판별분석을 통해 각 대상체에 대한 분류의 정확도로서 잡초검출 가능성을 조사하기 위하여 수행하였다. 본 연구에서 설정한 잡초검출 방법은 먼저 토양과 식물체(벼와 잡초를 포함)를 구분한 다음, 토양을 배제한 상태에서 벼와 잡초를 구분하는 과정으로 하였다. 따라서 주요 파장은 토양과 식물체 구분을 위한 주요 파장과 벼와 잡초 구분을 위한 주요 파장으로 나누어 조사하였다. 또한 컬러 CCD 카메라를 사용하여 잡초검출 센서를 구성할 경우를 대비하여 RGB 화면의 중심파장인 450, 530, 630 nm의 파장에 대한 분류능력도 시험하였으며, 이상의 실험으로부터 얻은 결론은 다음과 같다.1) 토양과 식물체를 구분하는데 효과적인 파장으로서 마른 토양의 경우 680 nm, 습한 토양에 있어서는 802 nm를 선정하였고, 토양을 배제한 후 벼와 잡초를 구분하는데 효과적인 파장은 580 nm와 680 nm를 선정하였다.2) 토양과 식물체 구분 목적으로 선정한 파장에 대하여 판별분석을 수행한 다음 그 분류 성능을 확인한 결과, 마른 토양과 습한 토양에 있어 모두 식물체를 완전히 구분 가능한 것으로 나타났다. 벼와 잡초를 구분하기 위한 파장에 대해서도 판별함수를 구한 다음 그 정당성을 검증한 결과, 벼는 98%의 정확도로 구분이 가능하였고, 잡초는 83%의 정확도로 구분하는 것으로 나타났다. 따라서 차후 본 연구에서 선택한 주요 파장과 판별분석을 이용한 센서와 알고리즘을 제작한다면 잡초를 효과적으로 검출할 수 있을 것으로 판단되었다.3) 컬러 CCD 카메라를 사용하는 경우에 있어 식물체와 토양을 구분하기 위해 R 화면 자료만을 이용한 결과, 식물체와 토양의 구분은 마른 토양에서는 완전히 가능하였고 습한 토양에서는 4%의 식물체가 토양으로 오분류되는 것으로 나타났다. 벼와 잡초 구별을 위해 컬러 카메라의 RGB 3 종 화면의 자료를 모두 이용한 경우, 벼의 5%는 잡초로 오분류되었으며, 잡초의 15%는 벼로 오분류된 결과를 보였다. 그러나 이와 같은 실험은 컬러 CCD 카메라를 이용한 것이 아니고 RGB 중심파장에서의 광반사율을 이용한 예비실험으로서, 차후 컬러 카메라의 RGB 영상 정보를 이용한 논 잡초검출의 가능성을 확인할 수 있었다.

참고자료

· 없음