이미지 기반 작물잔류물 덮인 토양 거리 측정 기술

본 논문은 보존 농업에서 작물잔류물이 토양 표면을 덮어 기존 거리 측정 센서가 정확한 지면 거리를 파악하지 못하는 문제를 해결하기 위해, 3D Time‑of‑Flight(TOF) 카메라와 고해상도 RGB 카메라를 동시에 이용한 이미지 기반 거리 측정 방법을 제안한다. 먼저, Basler Blaze‑101 TOF 카메라와 Basler aca1‑300 RGB 카메라를 산업용 PC에 연결하고, 두 카메라의 내부·외부 파라미터를 Zhang(2000) 방식으로 캘리브레이션한다. 이를 통해 서로 다른 해상도와 좌표계를 갖는 두 이미지의 픽셀을 정밀하게 정합한다. TOF 카메라가 제공하는 원시 깊이 이미지는 16‑bit 그레이스케일이며, 수식 (1)을 사용해 수직(z) 거리만을 추출한다. 동시에 RGB 카메라는 색상 정보를 제공하므로, 색공간 변환(Hue‑Saturation‑Value 또는 Lab) 후 잔류물과 토양을 구분하는 색상 임계값을 설정한다. 이 과정에서 이진화와 형태학적 연산(팽창·침식)을 적용해 바이너리 마스크를 만든다. 마스크는 깊이 이미지에 적용돼 잔류물 영역을 제외하고 토양 영역만 남긴다. 이후 남은 토양 영역의 평균 혹은 중앙값을 계산해 실제 지면 거리를 얻는다. 실험은 세 단계로 진행되었다. 첫 번째 정적 실험에서는 다양한 잔류물 커버 비율(A~E)을 가진 토양 샘플에 대해 실제 측정 테이프와 비교했으며, 최대 오차 2.2 mm, 평균 오차 –1.66 mm, 95 % 신뢰구간