SWIR을 이용해 H2O 흡수를 분석하여 농업의 미래를 펼치다

Allied Vision의 Goldeye SWIR 카메라는 과학자들에게 전 세계 수확량을 개선하기 위해 살아 있는 식물의 전례 없는 모습을 보여주고 있다. 전 세계적인 급격한 인구 증가, 지속적인 기후 변화 및 농업 자원 감소에 Allied Vision은 LemnaTec GmbH가 수확량 최적화 방법에 대한 연구를 하도록 혁신적인 자동화 실험실 시스템 구축을 돕고 있다. 이 글을 통해 Allied Vision의 카메라가 연구 및 농업 분야에 어떻게 활용되는지 알아본다.

작물 연구의 대부분은 세계의 주된 자원인 곡물, 영양소등에 초점을 맞추고 있다. 다른 유형의 곡물들은 최소의 자원 사용으로 최적의 수확률을 달성하기 위하여 교배되어지며 재배되고 있다. 이 과정에서 식물은 아헨의 LemnaTec GmbH와 같은 회사에서 정교한 실험실 기술에 의해 조사된다. Scanalyzer3D라 불리는 LemnaTec 시스템은, 식물의 성장, 뿌리 발달 상태, 물 흡수와 건조, 및 광합성에 대한 이전에 사용할 수 없었던 데이터를 연구자에게 제공하기 위해 Allied Vision의 고성능 카메라를 사용한다. 이 획기적인 결과로 인해 식물이 어떻게 물을 사용하는가에 대해 자세한 적외선 이미지를 얻을 수 있게 되었다.

산업 자동화 및 이미징
Scanalyzer3D는 온실 재배 작물에 대해 수행 할 수 있는 정량적, 비파괴 측정이 가능한 고도의 자동화 테스트 시스템이다. 식물은 다양한 파장을 사용하여 이미지화하는 광 측정 공간들을 통과한다. 이것은 시스템이 사람의 눈으로 보는 것 보다 훨씬 더 자세하고 다른 방법들 보다 많은 상세정보를 인식할 수 있다. 각각의 식물은 여러 개의 측정 스테이션들을 통과하며 그 스테이지들은 식물 성장주기의 여러 단계에서 반복되기 때문에 연구자들은 시간이 지남에 따라 통계적 관련성 및 필적 데이터를 수집 할 수 있다.

Scanalyzer3D의 기능
-제 1 측정 스테이션, 각기 다른 식물들과 하나의 식물 사이(예를 들어 하나의 잎에서 다른 잎으로)의 온도 차이는 열화상 카메라로 측정
-제 2 측정 스테이션, 식물은 시간이 지남에 따라 크기, 성장 및 발전을 문서화하기 위해 보통의 빛 아래에서 고해상도 컬러 카메라로 다양한 각도에서 촬영
-제 3 측정 스테이션, 뿌리는 단파, 근적외선 범위, 수분 흡수 기록 및 뿌리 시스템의 효율을 촬영할 수 있는 카메라로 촬영
-제 4 측정 스테이션, 토양 위 식물의 섹션은 같은 방식으로 분석 된다. 이미지는 줄기와 잎의 함수량을 알려주고 확장, 건조 과정뿐만 아니라 식물의 다음 가뭄에 대한 복구 정보 제공
-마지막 측정 스테이션, 엽록소와 같은 특정 물질을 강조하기위해 형광을 사용한다. 이를 위해, 식물의 색소는 500㎚ 이하의 파장을 갖는 청색광을 사용하여 자극되어진다. 이러한 파장의 위에서 측정이 진행된다

전체 프로세스는 자동으로 이루어진다. 식물 화분은 컨베이어 벨트를 통해 스테이션들을 이동하기 때문에 여러 각도에서 촬영된다. 결국 화분은 모든 방향, 모든 면에서 촬영된다.

SWIR 카메라 수분 강조
LemnaTec는 몇 년 동안 LemnaTec의 이미징 시스템을 위해 Allied Vision과 협력하고 있다.

Goldeye는 정확한 측정을 위해 열전 모듈(TEC)을 사용하여 냉각 센서에 의해 제공된 뛰어난 이미지 품질 자체를 유지 한다. 그리고 혁신적인 이미지 보정 알고리즘은 카메라의 이미지를 최적화한다.
이전에 LemnaTec은 Scanalyzer3D에서 VGA 해상도로 Goldeye P-032 SWIR모델을 사용했다. 그 이후, Allied Vision은 성공적으로 Goldeye G-032 SWIR 모델로 업그레이드 하여 출시하여 사이즈의 소형화와 더 강력하고 높은 성능을 실현하였다. LemnaTec 전무이사인 더크 반덴헤르츠(Dirk Vandenhirtz)는 “우리는 현재 새로운 Goldeye의 통합을 Scanalyzer3D를 통해 테스트하고 있다.” 라고 말했다. 또한 LemnaTec 및 Allied Vision은 VISION 2014 전시회에서 새로운 Goldeye이 시스템의 시범 설치를 보이며 “Allied Vision이 우리에게 샘플 카메라를 제공하여 실험을 위해 사용할 수 있었다.”라고 말했다.

혁신적인 이미징 및 시스템 제어
카메라로 촬영된 데이터는 LemnaTec의 소프트웨어 LemnaGrid에 의해 분석 및 처리된다. 그래픽 사용자 인터페이스 덕분에, LemnaGrid는 작동하기에 매우 직관적 소프트웨어로 제공되었다. 사용자들은 프로그래밍 기술 없이도 이미징 프로세스를 디자인 할 수 있다.
잘못된 컬러 렌더링은 촬영된 이미지의 결과를 설명하는데 도움이 된다. LemnaMiner 및 LemnaShare와 같은 추가적인 도구들은 데이터 내보내기 및 추가 처리를 쉽게 만들어 준다.
축적된 전문 지식 : LemnaTec과 Allied Vision
LemnaTec의 Scanalyzer3D는 가장 유명한 공공 및 민간 연구 기관의 과학자들이 농업과 농업 경제학의 다음 혁신을 개발하는 데 도움이 된다.
그들의 고객 중에는 BASF, Bayer Crop Science, Dupont, 및 국제 연구기관인 ACPFG(호주), ICAR(인도), 그리고 프랑스 국립 농업 연구소, INRA 등이 있다.
Allied Vision의 영업 관리자이자 LemnaTec의 서비스를 담당하는 Roland Sommer는 “우리는 LemnaTec와의 협력을 특히 자랑스럽게 생각한다. LemnaTec과 함께 우리의 이미징 전문의 전체 대역폭을 적용할 수 있었으며, 큰 목표에 작은 기여(모두를 먹일 수 있는 친환경 농업)를 추가할 수 있었다.” 라고 말했다.
더크 반덴헤르츠는 “Allied Vision은 가시광 범위뿐만 아니라 적외선과 열화상 범위까지의 기술 및 전문 지식을 가진 유일한 카메라 제조업체이다. 그들은 LemnaTec에게 이상적인 파트너이다.” 라고 말했다.

자료제공 | 디쌤(www.dissem.co.kr)