배추 모종 수분 스트레스의 비파괴 판별을 위한 초분광 영상 기술 개발 (Development of Non-destructive Discrimination Model for Water Stress in Chinese Cabbage Seedlings using Hyperspectral Imaging)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 43권 / 5호 / 386 ~ 397페이지
· 저자명 : 임승현, 권경도, 조병관, 김건우, 이훈수

초록

최근 고온, 가뭄, 이상 기후의 영향이 농작물의 생육 장애를 초래하며 품질 저하 및 생산량 감소의원인이 되고 있어, 작물의 환경 스트레스 피해 진단을 위한 비파괴적 평가 기술 개발의 중요성이 높아지고있다. 따라서 본 연구에서는 초분광 단파 적외선 영상(short wave infrared hyperspectral imaing)을 이용하여배추의 수분 스트레스를 평가할 수 있는 모델을 개발하였다. 최적 모델 개발을 위해 부분 최소제곱(partial least squares, PLS)과 최소제곱 서포트 벡터 머신(Least Squares Support Vector Machines, LS-SVM) 기법을다양한 전처리 방법이 사용되었다. 스트레스 판별은 수분 스트레스 환경에서 배추의 형태적 변화가 관찰되는시점의 토양의 용적 수분 함량(volumetric water content, VWC) 측정값을 이용하여 구분되었다. 최종적으로배추의 형태적 변화 시점을 기준으로 정상과 비정상 그룹이 구분되었으며, 판별 결과에서 PLS 모델은 약 89 %, LS-SVM 모델은 약 91 %의 정확도가 도출되었다. 따라서 본 연구에서 개발된 초분광 영상을 이용한 판별모델은 농작물의 수분 스트레스 조기 진단에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

The emphasis and importance of non-destructive evaluation technique for field crop has been on the increase recently, because the effects of abnormal climates such as high temperature, drought, and salinity, has caused growth disorders in crops, leading to quality deterioration and reduced yields. In this study, a model was developed to evaluate moisture stress in Chinese cabbage using short wave infrared hyperspectral imaging (SWIR HSI) technique. To develop the optimal model, various preprocessing methods were employed with the Partial Least Squares (PLS) and Least Squares Support Vector Machines (LS-SVM) techniques. In addition, the discrimination of water stress between normal and water-stressed Chinese cabbage seedlings was evaluated using the value of volumetric water content (VWC) in the soil and morphological changes of SWIR HSI images. Consequently, the normal and water-stressed groups were discriminated using the morphological change and VWC. In addition, the discrimination accuracy of PLS and LS-SVM models was approximately 89 % and 91 %, respectively. Therefore, the developed models demonstrated a high potential for early detection of water stress in for Chinese cabbage.

참고자료

· 없음