드론 다중분광영상과 컴퓨터 비전 기술을 이용한 배추 객체 탐지 알고리즘 개발

류재현,한중곤,안호용,나상일,이병모,이경도,Ryu, Jae-Hyun,Han, Jung-Gon,Ahn, Ho-yong,Na, Sang-Il,Lee, Byungmo,Lee, Kyung-do 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.5

농업분야에서 드론을 활용하여 작물의 생육을 진단하고 정보를 영상으로 제공하고 있다. 들녘 단위에 대한 고해상도 드론 영상을 활용하는 경우 객체별 생육정보를 생산할 수 있으나 정확하게 작물을 탐지하고 인접한 객체를 효율적으로 구분하기 위한 작업이 요구된다. 본 연구에서는 작물 객체를 탐지하고 위치 정보를 추출하는 알고리즘을 개발하는 것이 목적이다. 드론 다중분광영상과 컴퓨터 비전 기술을 활용하여 객체 탐지를 위한 알고리즘을 개발하였으며, 대상 작물은 가을배추로 선정하였다. 2018년~2020년까지 가을배추를 대상으로 정식 후 7일~15일 사이의 드론 영상을 취득하였으며, 2019년 영상 기반으로 객체 탐지 알고리즘을 개발한 뒤 2018년, 2020년 영상을 기반으로 알고리즘 평가를 수행하였다. 분광반사도 기반 지수와 식생의 분광반사도 특성을 고려하여 식생 지역을 추출하였다. 이후 추출된 식생 지역에서 객체의 크기를 고려하여 팽창(Dilatation), 침식(Erosion), 이미지 분할 등과 같은 모폴로지(Morphology) 기법을 통해 객체 탐지 정확도를 향상시켰다. 개발된 객체 탐지 알고리즘의 정밀도는 95.19% 이상이었으며, 재현율과 정확도는 각각 95.4%, 93.68% 이상이었다. 객체 탐지 알고리즘의 F1-Score는 0.967 이상으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 알고리즘을 이용하여 추출된 배추 객체 중심에 대한 위치 정보는 작물의 재배시기에 따라 영농단계별 의사결정 정보를 제공하기 위한 자료로써 활용될 것이다. A drone is used to diagnose crop growth and to provide information through images in the agriculture field. In the case of using high spatial resolution drone images, growth information for each object can be produced. However, accurate object detection is required and adjacent objects should be efficiently classified. The purpose of this study is to develop a Chinese cabbage object detection algorithm using multispectral reflectance images observed from drone and computer vision techniques. Drone images were captured between 7 and 15 days after planting a Chinese cabbage from 2018 to 2020 years. The thresholds of object detection algorithm were set based on 2019 year, and the algorithm was evaluated based on images in 2018 and 2019 years. The vegetation area was classified using the characteristics of spectral reflectance. Then, morphology techniques such as dilatation, erosion, and image segmentation by considering the size of the object were applied to improve the object detection accuracy in the vegetation area. The precision of the developed object detection algorithm was over 95.19%, and the recall and accuracy were over 95.4% and 93.68%, respectively. The F1-Score of the algorithm was over 0.967 for 2 years. The location information about the center of the Chinese cabbage object extracted using the developed algorithm will be used as data to provide decision-making information during the growing season of crops.

항공 초분광 영상을 이용한 광화학반사지수 이용 가능성 평가: 그림자 영향 및 대체 밴드를 중심으로

류재현,신정일,이창석,홍성욱,이양원,조재일,Ryu, Jae-Hyun,Shin, Jung Il,Lee, Chang Suk,Hong, Sungwook,Lee, Yang-Won,Cho, Jaeil 대한원격탐사학회 2017 大韓遠隔探査學會誌 Vol.33 No.5

정규식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)는 생물량 및 $CO_2$ 흡수량 추정과 병충해 탐지 등 다양한 식생 모니터링 영역에서 활용되고 있다. 그러나, 생물량 탐지에 비해 상대적으로 식생의 생리적 상태 변화에 대한 민감도가 낮아 식생의 생리적 활성 및 스트레스를 파악에 한계가 있다. 최근 개발된 광학반사지수(PRI, Photochemical Reflectance Index)는 식생의 생리적 상태 탐지에 용이한 것으로 알려지고 있으며, 식생의 탄소 흡수량 조사를 위해 향후 발사될 해외의 지구관측위성들의 주요 산출물로 선정되는 등 활용도가 높아질 것으로 전망된다. 이에 다양한 이용에 앞서 광 스트레스에 민감한 PRI 특성을 고려하여 그림자 영향의 해석 방향을 제시하고, 현재 가용한 위성으로 PRI 산출이 가능한지 알아보기 위해 대체 밴드를 평가하였다. 항공 초분광 영상을 이용한 본 연구에서는 PRI값이 그림자 부분에서 광 스트레스의 감소로 인해 증가하였다. 그러나 그림자의 정도가 임계값(Shadow Index<25)을 넘어서면 PRI와 NDVI 모두의 자료 품질이 매우 낮아졌다. 또한, 문헌의 570.0 nm 대신 553.6 nm를 사용하여 산출한 PRI가 오리지널 PRI와 높은 상관관계를 보였으며, RED와 NIR 반사도를 이용하여 다중회귀분석을 수행하였을 때 더욱 향상된 결과를 보였다. 이러한 결과는 향후 식생탐지에서 활용도가 높아질 것으로 기대되는 PRI의 생리적인 의미를 이해하는데 도움이 될 것이다. The applications of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) as a vegetation index has been widely used to understand vegetation biomass and physiological activities. However, NDVI is not suitable way for monitoring vegetation stress because it is less sensitive to change in physiological state than biomass. PRI (Photochemical Reflectance Index) is well developed to present physiological activities of vegetation, particularly high-light-stress condition, and it has been adopted in several satellites to be launched in the future. Thus, the understanding of PRI performance and the development of analysis method will be necessary. This study aims to interpret the characteristics of light-stress-sensitive PRI in shadow areas and to evaluate the PRI calculated by other wavelengths (i.e., 488.9 nm, 553.6 nm, 646.9 nm, and 668.4 nm) instead of 570 nm that used in original PRI. Using airborne-based hyperspectral image, we found that PRI values were increased in shadow detection due to the reduction of high light induced physiological stress. However, the qualities of both PRI and NDVI data were dramatically decreased when the shadow index (SI) exceeded the threshold (SI<25). In addition, the PRI calculated using by 553.6 nm had best correlation with original PRI. This relationship was improved by multiple regression analysis including reflectances of RED and NIR. These results will be helpful to the understanding of physiological meaning on the application of PRI.

기획특집: 후계자교육으로 우리 낙농업의 미래를 열자!

류재현,Ryu, Jae-Hyeon 한국낙농육우협회 2010 낙농·육우 Vol.30 No.12

드론 영상을 이용한 Sentinel-2, Landsat-8 위성 NDVI 평가: 벼 병해 발생 지역을 대상으로

류재현,안호용,나상일,이병모,이경도,Ryu, Jae-Hyun,Ahn, Ho-yong,Na, Sang-Il,Lee, Byungmo,Lee, Kyung-do 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.6

The frequency of exposure of field crops to stress situations is increasing due to abnormal weather conditions. In South Korea, large-scale diseases in representative paddy rice cultivation area were happened. There are limits to field investigation on the crop damage due to large-scale. Satellite-based remote sensing techniques are useful for monitoring crops in cities and counties, but the sensitivity of vegetation index measured from satellite under abnormal growth of crop should be evaluated. The goal is to evaluate satellite-based normalized difference vegetation index (NDVI) retrieved from different spatial scales using drone imagery. In this study, Sentinel-2 and Landsat-8 satellites were used and they have spatial resolution of 10 and 30 m. Drone-based NDVI, which was resampled to the scale of satellite data, had correlation of 0.867-0.940 with Sentinel-2 NDVI and of 0.813-0.934 with Landsat-8 NDVI. When the effects of bias were minimized, Sentinel-2 NDVI had a normalized root mean square error of 0.2 to 2.8% less than that of the drone NDVI compared to Landsat-8 NDVI. In addition, Sentinel-2 NDVI had the constant error values regardless of diseases damage. On the other hand, Landsat-8 NDVI had different error values depending on degree of diseases. Considering the large error at the boundary of agricultural field, high spatial resolution data is more effective in monitoring crops.

울산광역시의 SWOT이슈분석과 SWOT전략모델

류재현(Ryu, Jae-Hyeon)(柳在賢) 한국지방정부학회 2011 지방정부연구 Vol.15 No.1

This study extracts the SWOT issues and SWOT strategies of the Ulsan Metropolitan Government with SWOT analysis as a worldwide technique of environment analyses. SWOT analysis is a technique to explore the SWOT issues of strength, weakness, opportunity, and threat in the environment of organization, according to several perspectives. In addition, this analysis is a technique to explore SWOT strategies for the implementing of an organizational vision. In the results of the analysis, this study describes a SWOT strategy map of Ulsan. Moreover, this study proposes SWOT strategies for Ulsan as a vision of the great idea-polis of creation and industry. First, ‘the megacity project of the Southeast regional economic area’ as an S-O strategy. Another, ‘the green mechatronics project’ as an S-T strategy. Next ‘the creative intelligence project’ as a W-O strategy. Finally, ‘the cluster project in the culture and tourism of the Southeast regional economic area’ as a W-T strategy. In conclusion, this study offers several propositions for the actualization of analytic outcomes and the development of methodologies in the SWOT analysis of local governments. 지방정부의 전략경영체계로의 혁신과 기획에 있어서 흔히들 가장 먼저 접하게 되는 환경분석인 SWOT 분석기법을 이용하여 실제적으로 울산광역시를 분석하였다. 즉, 울산광역시의 SWOT환경이슈와 SWOT전략을 도출하였다. 먼저 울산의 SWOT요소로서 강점, 약점, 기회 및 위협요소를 도출하여 이를 바탕으로 울산의 잠재력과 경쟁력 관련 SWOT이슈를 적시하였다. 다음으로 SWOT분석결과를 가지고 울산의 비전과 미래상을 설정함과 동시에 울산발전의 목표체계를 이미지와 벤치마크로 명확하게 표현하였으며, 그리고 제시된 발전목표를 달성하기 위한 울산광역시의 SWOT전략을 구상하였다. 그다음으로 울산광역시의 발전모델로서 SWOT전략맵을 작성하고, 구체적으로 비전전략으로서 ‘이데아폴리스 울산 구상’을, 그리고 가치 전략으로서 SWOT전략방안을, 즉 S-O전략인 ‘동남권 메가시티 전략방안’을, S-T전략인 ‘그린 메카트로닉스 전략방안’을, W-O전략인 ‘창조적 인텔리전스 전략방안’을, W-T전략인 ‘동남권 문화관광클러스터 전략방안’을 제안하였다.

마늘의 제초제 약해에 대한 구조적, 생화학적, 생리적 계열 식생지수 반응: 지상분광계 및 다중분광카메라를 활용하여

류재현 ( Jae-hyun Ryu ),문현동 ( Hyun-dong Moon ),조재일 ( Jaeil Cho ),이경도 ( Kyung-do Lee ),안호용 ( Ho-yong Ahn ),소규호 ( Kyu-ho So ),나상일 ( Sang-il Na ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.6

다중분광카메라의 기술 개발로 인해 구조적 특성뿐만 아니라 생화학적, 생리적 특성을 가지는 식생지수를 다양한 공간 규모에서 활용할 수 있게 되었다. 이에 본 연구는 스트레스를 받은 노지작물을 대상으로 지상 초분광계 및 무인기 영상 기반 구조적, 생화학적, 생리적 계열의 식생지수 반응을 평가하였다. 마늘을 대상으로 서로 다른 생육시기에 고농도의 제초제를 살포하여 약해 처리하였으며, 정상 생육에 비해 지상부 건물중이 46.9~84.5% 감소하는 등 큰 피해가 나타났다. 제초제를 살포한 처리구에서 근적외선 분광반사도 값은 꾸준하게 감소하였으며, 구조적 식생지수에서 작물의 약해 피해가 명확하게 표현되었다. 생화학적 식생지수의 경우 일부 지수를 제외하고는 작물의 피해 상태를 표현하였으나 생리적 식생지수는 잎이 고사하고 드러나는 멀칭비닐의 영향으로 약해 피해를 해석하기에 어려움이 있었다. 제초제 살포 후 서로 다른 공간 규모에서 관측된 식생지수의 감소율 차이는 구조적 식생지수의 경우 평균적으로 2.3%로 나타났으며, 정규화 식생지수의 경우 1.3~4.1%의 분포를 보였다. 비록 생리적 식생지수가 작물 스트레스에 민감하다고 알려졌지만, 노지작물의 경우 작물 스트레스 종류와 재배 환경에 따라 적합한 식생지수를 활용하여야 한다는 것, 공간 규모에 따른 오차를 최소화하기 위해서는 정규화 식생지수를 활용해야 한다는 것을 확인하였다. The response of vegetation under the crop stress condition was evaluated using structural, biochemical, and physiological vegetation indices based on unmanned aerial vehicle (UAV) images and field-spectrometer data. A high concentration of herbicide was sprayed at the different growth stages of garlic to process crop stress, the above ground dry matter of garlic at experimental area (EA) decreased about 46.2~84.5% compared to that at control area. The structural vegetation indices clearly responded to these crop damages. Spectral reflectance at near-infrared wavelength consistently decreased at EA. Most biochemical vegetation indices reflected the crop stress conditions, but the meaning of physiological vegetation indices is not clear due to the effect of vinyl mulching. The difference of the decreasing ratio of vegetation indices after the herbicide spray was 2.3% averagely in the case of structural vegetation indices and 1.3~4.1% in the case of normalization-based vegetation indices. These results meant that appropriate vegetation indices should be utilized depending on the types of crop stress and the cultivation environment and the normalization-based vegetation indices measured from the different spatial scale has the minimized difference.

계단 주파수 반사파계측법 기반 DC 직렬 아크 진단법 개발

류재현(Jae-Hyun Ryu),성현모(Hyun-Mo Seong),홍창현(Chang Hyun Hong),장승진(Seung Jin Chang) 대한전기학회 2024 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2024 No.7

무인항공기를 활용한 농업수자원관리 및 농경지침수예측 서비스

류재현 ( Jaehyeon Ryu ),이경도 ( Kyungdo Lee ),박찬원 ( Chanwon Park ),나상일 ( Sangil Na ),소규호 ( Kyuho So ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

An Unmanned Aerial System (UAS, a.k.a drone) is widely used in various fields, including but not limited to agriculture, real estate industry, natural resources management, commercial delivery, and public safety. During the presentation, we will share what kinds of UAS technologies are currently available and how we can apply such technologies to agricultural water research and environmental studies by meeting federal regulations and requirements. Additionally, we will have an opportunity to seek cohesive collaborations to advance UAS technologies and to mitigate climate-driven hydrological events, such as farmland inundation and agricultural water shortage. Through interactions with attendees, we will also brainstorm research ideas that we can benefit our society and contribute to research on water conservation, sustainable water management, and environmental stewardship in the future.

형사 사건에서의 국제사법 -우리 판례에 대한 검토를 중심으로-

류재현(Ryu, Jaehyun) 한국국제사법학회 2019 國際私法硏究 Vol.25 No.2

장차 ‘국제성’ 있는 형사 사건이 점증할 것에 대비하여, 형사 사건에 국제사법이 적용되는 경우들에 대해 검토할 필요가 있다. 본고에서는 우리 판례를 중심으로 형사 사건에서 국제사법이 적용되는지(혹은 적용되야 하는 것인지) 여부 및 그 요건을 살펴보고, 국제사법이 실제 적용된 개별 사례의 구체적 유형별로 검토한 후, 형사 절차법의 맥락에서 국제사법이 문제되는 지점들도 점검해 보았다. 형사 사건에도 외국적 요소가 있다면 국제사법이 적용되어야 하고, 구체적으로 여러 다양한 문제 사례들이 존재하므로, 향후 심층적인 연구가 지속적으로 이루어지길 희망한다. In preparation for the growing number of criminal proceedings with ‘international elements’, it is necessary to study the criminal cases to which private international law applies. In this paper, (1) whether private international law is applicable (or should be applied) in criminal cases, and the requirements; (2) actual criminal cases to which private international law applied; and (3) criminal procedure law matters are examined with focusing on Korean precedents. In conclusion, private international law should be applied to criminal cases with foreign elements, and there are various cases of problems, so I hope that further research will be continued in the future.

논벼에서 관측된 태양 유도 엽록소 형광 자료: 나주에서 2020년 6월 10일부터 10월 5일까지

류재현 ( Jae-hyun Ryu ),장선웅 ( Seon Woong Jang ),김현기 ( Hyunki Kim ),문현동 ( Hyun-dong Moon ),신서호 ( Seo-ho Sin ),이양원 ( Yang-won Lee ),조재일 ( Jaeil Cho ) 한국농림기상학회 2021 한국농림기상학회지 Vol.23 No.1

Sun-induced fluorescence (SIF) retrieval using remote sensing technique has been used in an effort to understand the photosynthetic efficiency and stress condition of vegetation. Although optical devices and SIF retrieval methodologies were established in order to retrieve SIF, the SIF m easurements are domesticallys parse. S IF data of paddy rice was measured in Naju, South Korea from June 10, 2020 to October 5, 2020. The SIFs based red (O₂A) and far-red (O₂B) were retrieved using a spectral fitting method and an improved Fraunhofer line depth, and photosynthetically active radiation was also produced. In addition, the SIF data was filtered considering solar zenith angle, saturation conditions, the rapid and sudden change of solar irradiance, and sun glint. The provided SIF data can help to understand a SIF product and the filtering method of SIF data can contribute to producing high-quality SIF data.