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씨눈 인식을 위한 인공지능 모델 및 씨감자 자동절단장치 개발
임금재 ( Geumjae Lim ),김선종 ( Seonjong Kim ),오주선 ( Jooseon Oh ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
밭농업의 경우 기계화의 정도가 상대적으로 낮기 때문에 농산물의 품질, 자급률, 단가 등에서 문제가 발생하고 있다. 특히 감자 재배과정의 경우 파종 전 감자를 절단하는 과정은 여전히 인력으로 진행하고 있는 상황이다. 이는 씨감자의 씨눈을 손상하지 않고 잘라낸 절편 내에 씨눈이 존재해야 한다는 씨감자 파종 작업의 복잡성에 기인한 것으로 지금까지의 기술로는 기계화가 불가능한 작업이었다. 하지만 최근 농업에 인공 지능 기술의 적용 및 무인 자동화 등의 연구를 통하여 농업의 생산성을 높이고자 하고 있으며, 감자 파종 작업 역시 인공지능 기술 적용을 통해 기계화가 가능하다. 본 연구에서는 씨감자 절단을 자동화하기 위하여 인공지능 모델을 개발하고 이를 이용하여 자동 절단장치를 개발하였다. 개발 과정을 배치, 절단, 전송의 과정으로 정의하였으며, 씨눈을 인식하는 기술과 인식된 씨눈을 피해 씨감자를 절단하는 방법을 자동화하는 방법을 제안한다. 씨눈 이미지 데이터를 인공지능 모델에 학습시킨 후 모델을 이용해 절단 알고리즘을 작성하였다. 알고리즘은 카메라로 감자를 촬영하고, 촬영된 이미지에서 씨눈을 인식하며, 이미지의 중심점과 씨눈의 중심점을 기준으로 최적의 절단 직선을 생성하는 과정으로 개발되었다. 최적 절단 직선은 시리얼 통신으로 씨감자 절단기로 전송되어 절단 장치가 작동하도록 하였다. 실제 시험 결과 인공지능 모델이 씨눈을 인식하는 속도는 평균 0.4초가 소요되며 F1-score는 0.926, 절단 성공률은 80%였다. 추가 연구를 통해 씨감자의 배치와 이송 작업의 자동화, 절단된 씨감자 절편의 선별 등을 통해 씨감자 절단 과정 전체를 자동화하고자 하며, 이는 감자 재배 농가 수익의 증대 및 노동력 절감 등의 효과를 가져올 것으로 예상된다.
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