KR20160065250A - 농작물 위치 인식을 통한 비료 살포 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

농작물 위치 인식을 통한 비료 살포 제어 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 비료 살포 제어 방법은, 재배지 영상에서 작물 영역을 추출하여 확장시키고, 확장된 작물 영역에서 작물 영역을 차감한 차 영상을 기초로 비료 살포를 제어한다. 이에 의해, 잎 면의 주변에만 비료를 살포하여, 잎 면 살포를 회피할 수 있어 작물의 성장률 향상 및 촉진을 도모할 수 있게 된다. 또한, 필요한 영역에만 비료를 살포할 수 있어, 비료 살포에 소요되는 비용을 줄일 수 있게 된다.

Description

농작물 위치 인식을 통한 비료 살포 제어 방법 및 시스템{Method and System for Fertilizer Distribution Control according to Crop Position Recognition}

본 발명은 자동 농작물 재배에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물 공장에서 사람이 직접 비료를 주지 않고 기계장치를 통하여 비료를 살포하는 기술에 관한 것이다.

자동 농작물 재배란, 이른바 식물 공장에서 사람이 직접 비료를 주지 않고 로봇 등의 기계 장치를 통하여 비료를 살포하는 재배 기법을 말한다. 자동 농작물 재배에서는, 재배지에서 농작물의 위치를 데이터 베이스화 하고, 이 데이터 베이스를 참조하여 비료를 적정 위치에 분무하고 있다.

위와 같은 기법의 분무 방법은 농약이나 관수의 분무에는 적합할지 모르나 덧거름과 같은 비료 살포에는 부적합하다. 비료의 잎 면 살포(잎에 직접 비료가 살포됨)에 의한 부작용으로, 작물의 성장에 지장이 발생할 여지가 있기 때문이다.

이에, 잎면 살포를 방지하기 위한 비료 분무 기법의 개선 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 효율적인 작물의 자동 재배를 위한 방안으로, 작물 로봇 등의 작물 기계가 자동으로 비료 살포시 잎 면 살포를 회피하면서 잎 면의 주변에만 비료를 살포할 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 비료 살포 제어 방법은, 재배지 영상에서 작물 영역을 추출하는 단계; 추출된 작물 영역을 확장시키는 단계; 확장된 작물 영역에서 작물 영역을 차감한 차 영상을 산출하는 단계; 및 상기 차 영상을 기초로, 비료 살포를 제어하는 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 확장 단계는, 상기 작물 영역의 중심을 산출하고, 산출된 중심으로부터 작물 영역의 외곽을 고려하여 상기 작물 영역을 팽창시킬 수 있다.

또한, 상기 추출 단계는, 상기 재배지 영상의 색상 분포 및 상기 작물의 잎 패턴을 참조하여, 상기 작물 영역을 추출할 수 있다.

그리고, 상기 제어 단계는, 상기 작물의 잎 패턴이지만 다른 작물 영역과 색상 분포가 다른 영역에는, 상기 비료를 살포하지 않을 수 있다.

또한, 상기 제어 단계는, 상기 작물 영역의 크기를 기초로, 상기 비료의 살포량을 결정할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 비료 살포 제어 방법은, 작물 재배지를 촬영하여 재배지 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 추출단계는, 상기 생성단계에서 생성된 재배지 영상에서 작물 영역을 추출할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 비료 살포 제어 시스템은, 작물 재배지를 촬영하여 재배지 영상을 생성하는 카메라; 및 재배지 영상에서 작물 영역을 추출하며, 추출된 작물 영역을 확장시키고, 확장된 작물 영역에서 작물 영역을 차감한 차 영상을 산출하며, 상기 차 영상을 기초로 비료 살포를 제어하는 제어장치;를 포함한다.

그리고, 상기 제어 장치는, 상기 작물 영역의 중심을 산출하고, 산출된 중심으로 상기 작물 영역을 팽창시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 잎 면 살포의 부작용을 회피하기 위해, 잎 면의 주변에만 비료를 살포할 수 있어, 작물의 성장률 향상 및 촉진을 도모할 수 있게 된다.

또한, 필요한 영역에만 비료를 살포할 수 있어, 비료 살포에 소요되는 비용을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용가능한 작물 재배 로봇의 개념도,
도 2는 재배지 영상을 예시한 사진,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비료 살포 제어 방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고,
도 4 내지 도 6은, 도 3의 비료 살포 제어 방법의 부연 설명에 제공되는 도면들이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용가능한 작물 재배 로봇의 개념도이다. 본 발명이 적용가능한 작물 재배 로봇(100)은, 카메라(110), 비료살포 툴(120) 및 비료살포 제어장치(130)를 포함한다.

카메라(110)는 비료를 살포하고자 하는 작물들이 재배되는 재배지를 촬영하여, 재배지 영상을 생성한다. 도 2에는 작물 재배 로봇(100)의 카메라(110)로 촬영한 재배지 영상을 예시하였다.

비료살포 툴(120)은 재배지에 비료를 살포하기 위한 수단으로, 기구적인 메커니즘은 물론 전기적인 회로를 포함한다. 비료살포 툴(120)에 의한 비료 살포 동작은 비료살포 제어장치(130)에 의해 제어된다.

비료살포 제어장치(130)는 카메라(110)를 통해 생성된 재배지 영상으로부터 비료 살포 영역을 산출하고, 산출된 살포 영역에만 비료가 살포되도록 비료살포 툴(120)을 제어한다. 살포 영역은, 작물의 주변 영역으로 작물의 잎 면을 포함하지 않는다.

이하에서, 비료살포 제어장치(130)가 재배지 영상으로부터 비료 살포 영역을 산출하여 비료살포 툴(120)을 제어하는 과정에 대해, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비료 살포 제어 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 카메라(110)가 작물 재배지를 촬영하여, 재배지 영상을 생성한다(S210). S210단계에 의해 생성된 재배지 영상은 비료살포 제어장치(130)에 전달된다.

그러면, 비료살포 제어장치(130)는 S210단계에서 촬영/생성된 재배지 영상에서 작물 영역을 추출한다(S220).

S220단계에서의 작물 영역 추출을 위해, 비료살포 제어장치(130)는 재배지 영상의 색상 분포를 참조한다. 구체적으로, 비료살포 제어장치(130)에서 규칙적으로 반복하여 나타나는 녹색, 붉은색 영역들을 작물 영역들로 추출할 수 있다. 여기서, 색상은 재배하고 있는 작물의 종류에 따라 상이하므로, 사용자가 미리 설정하도록 구현할 수 있다.

한편, 작물 영역 추출에 작물의 잎 패턴이 참조될 수 있다. 즉, 잎 패턴을 검출하여 작물 영역들을 추출하거나, 잎 패턴의 특징점들을 찾아 작물 영역들을 추출하는 것이 가능하다.

이후, 비료살포 제어장치(130)는 S220단계에서 추출된 작물 영역들을 레이블링하고 작물 영역들의 중심들을 각각 산출한다(S230). 작물 영역들의 중심은 무게 중심, 기하학적 중심 등이 될 수 있다.

도 4에는 S220단계에서 추출된 작물 영역들의 중심들을 산출한 결과 영상을 예시하였다. 도 4에서, 녹색으로 표기된 부분들이 작물 영역들이고, 빨간색으로 표기된 부분들이 중심들이다.

다음, 비료살포 제어장치(130)는 S220단계에서 추출된 작물 영역들을 확장시킨다(S240). S240단계에서의 작물 영역 확장은, S230단계에서 산출된 중심으로부터 작물 영역의 외곽을 고려하여 작물 영역을 팽창시키는 과정에 의할 수 있다.

도 5에는 S220단계에서 중심이 산출된 작물 영역들을 확장시킨 결과 영상을 예시하였다. 도 5와 도 4를 비교하면, 도 5의 작물 영역들은 중심을 기준으로 팽창되었음을 확인할 수 있다.

이후, 비료살포 제어장치(130)는 S240단계에서 확장된 작물 영역들에서 S220단계에서 추출된 원래의 작물 영역들을 차감한 차 영상을 산출한다(S230).

도 6에는 S240단계에서 확장된 작물 영역들에서 S220단계에서 추출된 원래의 작물 영역들을 차감한 차 영상을 나타내었다. 차 영상에서 주황색으로 나타난 영역들은 작물의 주변 영역들로, 여기에는 작물의 잎 면들이 위치하지 않는다.

비료살포 제어장치(130)는 S230단계에서 산출된 차 영상의 해당 부분에만 비료가 살포되도록 비료살포 툴(120)을 제어한다(S240). S240단계에서 비료가 살포 되는 영역들은 작물의 주변 영역들이므로, 이에 의해 작물의 잎들에 비료가 살포되지 않는다.

한편, S240단계에서 비료 살포를 제어함에 있어, S220단계에서의 작물 영역의 크기를 기초로, 비료의 살포량을 결정할 수 있다. 즉, 작물 영역이 큰 경우에는 비료를 많이 살포하고, 작물 영역이 작은 경우에는 비료를 조금 살포하는 것이다.

작물 영역이 큰 경우는 크기가 큰 작물로 상대적으로 많은 비료를 필요로 하며, 작물 영역이 작은 경우는 크기가 작은 작물로 상대적으로 적은 비료를 필요로 하기 때문이다.

지금까지, 비료 살포 제어 방법 및 이를 적용한 시스템에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.

위 실시예에서, 모든 작물 영역들의 주변에 비료를 살포하는 것을 상정하였지만, 보다 개선된 살포 제어 방법을 도출할 수 있다. 예를 들어, 색상이나 잎 분포로부터 작물 영역임은 확실하지만, 다른 작물 영역과 색상 분포가 다른 경우에는 비정상적인 작물로 취급하여 비료가 살포되지 않도록 제어하는 것이 가능하다. 여기서, 비정상적인 작물이란 고사된 작물, 병충해가 있는 작물 등을 말한다.

나아가, 이 경우 재배지 영상이나 작물 영역들을 추출한 결과 영상을 관리자 서버(미도시)로 전달하는 것이 가능하다.

또한, 위 실시예에서는 비료를 살포하는 경우를 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 해당한다. 비료 이외에 관수나 농약을 살포하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

나아가, 위 실시예에서는 카메라와 제어장치가 하나의 시스템에 모두 구비되어 있는 것을 상정하였으나, 예시적인 것에 불과하다. 카메라와 제어장치가 분리된 경우도, 본 발명의 범주에 포함될 수 있음은 물론이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 작물 재배 로봇
110 : 카메라
120 : 비료살포 툴
130 : 비료살포 제어장치

Claims (8)

1. 재배지 영상에서 작물 영역을 추출하는 단계;
   추출된 작물 영역을 확장시키는 단계;
   확장된 작물 영역에서 작물 영역을 차감한 차 영상을 산출하는 단계; 및
   상기 차 영상을 기초로, 비료 살포를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 확장 단계는,
   상기 작물 영역의 중심을 산출하고, 산출된 중심으로부터 작물 영역의 외곽을 고려하여 상기 작물 영역을 팽창시키는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 추출 단계는,
   상기 재배지 영상의 색상 분포 및 상기 작물의 잎 패턴을 참조하여, 상기 작물 영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어 단계는,
   상기 작물의 잎 패턴이지만 다른 작물 영역과 색상 분포가 다른 영역에는, 상기 비료를 살포하지 않는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 단계는,
   상기 작물 영역의 크기를 기초로, 상기 비료의 살포량을 결정하는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   작물 재배지를 촬영하여 재배지 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 추출단계는,
   상기 생성단계에서 생성된 재배지 영상에서 작물 영역을 추출하는 것
   
7. 작물 재배지를 촬영하여 재배지 영상을 생성하는 카메라; 및
   재배지 영상에서 작물 영역을 추출하며, 추출된 작물 영역을 확장시키고, 확장된 작물 영역에서 작물 영역을 차감한 차 영상을 산출하며, 상기 차 영상을 기초로 비료 살포를 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 시스템.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 작물 영역의 중심을 산출하고, 산출된 중심으로 상기 작물 영역을 팽창시키는 것을 특징으로 하는 비료 살포 제어 시스템.
   

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