딥러닝 기반 배추 심 중심 영역 및 깊이 분류 모델 개발 (Development of a deep learning-based cabbage core region detection and depth classification model)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보전자통신기술학회
· 수록지 정보 : 한국정보전자통신기술학회 논문지 / 16권 / 6호 / 392 ~ 399페이지
· 저자명 : 권기현, 노종혁, 김아나, 김태형

초록

본 논문에서는 김치 제조 공정 중 배추 심 제거 공정의 로봇 자동화를 위한 배추 심 영역 및 깊이를 판별하는 딥러닝 모델을 제안하는 것이다. 또한 계측된 배추의 심 깊이를 예측하는 것이 아닌 discrete 클래스로 변환하여 영역 검출 및 분류를 동시에 하는 모델을 제시하였다. 딥러닝 모델 학습 및 검증을 위하여 전처리 과정을 거지치 않고 수확된 배추 522 포기에 대한 RGB 영상을 획득하였다. 획득한 영상으로부터 심 영역 및 깊이 라벨링 그리고 데이터 증강 기법을 적용하였다. 제안하는 YOLO-v4 딥러닝 모델 기반 배추 심 영역 검출 및 분류 모델의 성능을 평가하기 위하여 mAP, IoU, accuracy, sensitivity, specificity 그리고 F1-score로 선정하였다. 그 결과 배추 심 영역 검출은 mAP 그리고 IoU 값이 각각 0.97 그리고 0.91로 나타났으며, 심 깊이 분류의 경우 accuracy 그리고 F1-score 값이 각각 96.2% 그리고 95.5%로 나타났다. 본 연구 결과를 통하여 배추의 심 영역 검출 및 깊이 정보 분류가 가능하며, 추후 배추 심 제거 공정의 로봇-자동화 시스템 개발에 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

영어초록

This paper proposes a deep learning model to determine the region and depth of cabbage cores for robotic automation of the cabbage core removal process during the kimchi manufacturing process. In addition, rather than predicting the depth of the measured cabbage, a model was presented that simultaneously detects and classifies the area by converting it into a discrete class. For deep learning model learning and verification, RGB images of the harvested cabbage 522 were obtained. The core region and depth labeling and data augmentation techniques from the acquired images was processed. MAP, IoU, acuity, sensitivity, specificity, and F1-score were selected to evaluate the performance of the proposed YOLO-v4 deep learning model-based cabbage core area detection and classification model. As a result, the mAP and IoU values were 0.97 and 0.91, respectively, and the acuity and F1-score values were 96.2% and 95.5% for depth classification, respectively. Through the results of this study, it was confirmed that the depth information of cabbage can be classified, and that it can be used in the development of a robot-automation system for the cabbage core removal process in the future.

참고자료

· 없음