• 제목/요약/키워드: 종자 데이터

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웹 기반 종자 표현체 특성 가시화 지원시스템 구현 (Implementing a Web-based Seed Phenotype Trait Visualization Support System)

  • 양오석;최상민;서동우;최승호;김영욱;이창우;이은경;백정호;김경환;이홍로
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제25권5호
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    • pp.83-90
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    • 2020
  • 본 논문에서는 콩/벼 종자의 이미지에서 표현체 정보인 종피색, 길이, 면적, 둘레, 응집도 등의 데이터를 추출하고 가시화하는 웹 기반 종자 표현체 가시화 지원시스템을 제안한다. 본 시스템은 종자에서 추출된 데이터를 체계적으로 데이터베이스에 저장하고, 데이터테이블과 차트를 이용하여 연구자의 데이터 분석을 용이하게 하는 웹 기반 사용자 인터페이스를 제공한다. 기존의 종자 특성 연구는 사람이 수작업으로 종자의 특성을 측정하였지만, 본 논문에서 개발한 시스템을 이용하여 간단히 연구자가 분석할 종자 이미지를 업로드하고 영상 처리 후 종자의 수치 데이터를 얻을 수 있다. 제안된 시스템이 종자 특성 연구에 활용이 되면 시간적 효율성을 얻을 수 있고 공간적 제약을 제거할 수 있을 것으로 기대되며, 표현체의 특성 분석 과정에서 연구 성과의 체계적인 관리와 특성의 가시화를 통한 분석이 용이할 것이다.

OpenCV를 이용한 표현체 특성관리 시스템 구현 (Implementation of Phenotype Trait Management System using OpenCV)

  • 최승호;박건하;양오석;이창우;김영욱;이은경;백정호;김경환;이홍로
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제25권6호
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    • pp.25-32
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    • 2020
  • 농업에서 가장 기본이 되는 종자는 생산과 효율을 높이는 중요한 요소다. 우수한 유전자를 가진 종자를 통해 농업의 생산성 향상을 기대할 수 있고, 작물의 생존 및 번식을 증진시킬 수 있다. 하지만 현재 우수한 종자의 선별은 대부분이 수작업에 의존하고 있기 때문에 많은 시간과 인력을 요구한다. 제안된 연구에서는 종자의 표현체 특성을 추출하기 위해 컴퓨터 영상처리기술을 이용하여 적은 인력과 비교적 짧은 시간으로 종자의 특징을 추출할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 다량의 종자가 포함된 영상으로부터 개별 종자를 검출하고, 검출된 개별 종자마다 대표색상, 면적, 둘레, 진원도 (Roundness)와 같은 다양한 특징을 추출하고 저장한다. 입력 영상의 규칙성 때문에 제안된 시스템의 개별 종자추출의 정확도는 콩 종자의 경우 99.12%, 벼 종자의 경우 99.76%이다. 추출된 데이터는 향후 전문가의 의견을 반영한 각종 데이터 분석을 위한 기초자료로 활용되며 종자별 표현형 특성을 결정하는 기초자료로 사용될 것이다.

초분광 영상기술을 이용한 수박종자 발아여부 비파괴 선별기술 개발 (Development of Non-Destructive Sorting Technique for Viability of Watermelon Seed by Using Hyperspectral Image Processing)

  • 배형진;서영욱;김대용;;박은수;조병관
    • 비파괴검사학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.35-44
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    • 2016
  • 본 연구에서는 발아여부를 고속 대량으로 측정 가능한 초분광 영상 시스템 기반의 비파괴 선별기술을 개발하고자 하였다. 수박의 건전종자 96립과 퇴화종자 96립을 초분광 단파적외선 시스템을 이용하여 측정하였으며, 종자발아검증은 국제종자검정협회(ISTA)규정에 맞추어 5~14일 동안 $25^{\circ}C$에서 BP(between paper)법을 이용하여 실시하였다. 스펙트럼 데이터는 초분광 영상 시스템을 이용하여 데이터를 획득하였으며, 종자 판별모델 개발에는 PLS-DA(partial least square - discriminant analysis)를 적용하였다. PLS-DA분석법을 이용한 종자의 발아여부 판별 결과는 mean normalization을 이용하여 데이터 전처리를 이용할 경우가 가장 우수했으며, calibration의 경우 94.7%의 분류 정확도를 보였으며, validation의 경우 84.2%의 분류 정확도를 나타내어 평균적으로 90.8%의 정확도를 보였다. 이러한 결과는 종자가 퇴화하면서 야기되는 구성성분물질의 차이로 인한 것으로 사료되며, 두 그룹의 분류에 주요한 영향을 끼친 요인의 파악 및 적용을 통해 종자선별기의 개발이 가능함을 보였다.

표현체 연구를 위한 심화학습 기반 벼 종자 분할 (Deep Learning-based Rice Seed Segmentation for Phynotyping)

  • 정유석;이홍로;백정호;김경환;정용석;이창우
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제25권5호
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    • pp.23-29
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    • 2020
  • 농업진흥청 국립농업과학원에서는 다양한 종류의 농작물에 대해 우량 종자 확보를 위한 생육환경 모니터링 및 수확된 종자의 분석과 같은 다양한 연구를 진행하고 있다. 본 논문에서는 농업진흥청에서 보유하고 있는 다양한 종류의 농작물 씨앗을 분석하기 위해 종자 객체 검출 방법을 제안한다. 제안된 방법은 Mask-RCNN을 이용한 전이학습을 수행하며 주어진 특정 환경 (일정한 조도, 흰색 배경)에서 촬영한 입력 영상을 종자 객체 인식을 위한 적절한 매개 변수 적합 (Tuning) 과정 및 영상 분할 작업을 진행한다. 제안된 방법으로 종자 객체 검출에 대한 실험결과로 벼 이삭 영상의 경우 82%와 단순한 볍씨 영상의 경우 97%의 정확도로 벼 낱알을 검출하였다. 향후 연구로 복잡한 상황의 종자 영상 분할을 위한 심화학습 기반의 접근법 및 검출된 종자 객체로부터 길이, 폭, 두께와 같은 정밀한 데이터 분석을 통하여 우량 종자 연구를 계획하고 있다.

초분광 반사광 영상을 이용한 상추(Lactuca sativa L) 종자의 활력 비파괴측정기술 개발에 관한 연구 (Study on Development of Non-Destructive Measurement Technique for Viability of Lettuce Seed (Lactuca sativa L) Using Hyperspectral Reflectance Imaging)

  • 안치국;조병관;모창연
    • 비파괴검사학회지
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    • 제32권5호
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    • pp.518-525
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    • 2012
  • 본 연구에서는 초분광 반사광 영상기술을 이용하여 비파괴적으로 상추의 건전종자와 퇴화종자를 선별하는 기술을 개발하고자 하였다. 750~1000nm의 근적외선 초분광 반사광 영상의 분광데이터를 이용하여 상추의 발아종자와 불발아 종자를 판별하는 PLS-DA 모델을 개발하고 개발된 모델의 성능 평가를 실시하였다. 모델 calibration의 판별 정확도는 81.6%였으며, test의 결과는 81.2%의 판별 정확도를 보였다. 또한 개발된 PLS-DA 모델을 적용한 초분광 반사광 영상을 이용하여 대량의 불발아 종자를 동시에 영상으로 검출 가능한 영상처리 알고리즘을 개발하였다. 초분광 반사광 영상에 PLS-DA 모델이 적용된 영상을 이용한 검출 정확도는 91%로 나타났으며, 이는 초분광 반사광 영상을 이용하여 대량의 상추 종자의 비파괴 품질선별에 이용될 수 있음을 보여 주었다.

배초향 (Agastache rugosa) 종자의 저장 반응과 수명 분석 (Analysis of Seed Storage Data and Longevity for Agastache rugosa)

  • 이미현;홍선희;나채선;김정규;김태완;이용호
    • 환경생물
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    • 제35권2호
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    • pp.207-214
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    • 2017
  • 본 연구에서 배초향 종자의 다양한 저장조건에서의 활력변화를 조사하여 종자 등온흡습곡선, 활력 공식을 예측하였다. 그 결과 배초향의 등온흡습곡선은 전형적인 S 형태로 나타났으나 Phase I이 관찰되지 않아 상대습도 11% 이전에서 단분자층 수분함량이 형성될 것으로 보인다. Log 수분함량에 대한 Log 수명(${\sigma}$)의 영향은 선형 반응을 보였다. 하지만 낮은 상대습도 조건(RH 11%)의 수명은 예측값보다 비교적 낮게 나타났다. 온도에 대한 수명의 반응은 2차 선형 반응을 보였으며, 모델의 예측값에 대하여 특별한 경향이 나타나지 않았다. Universal constant를 사용하는 Two step model을 활용한 배초향 종자 활력 공식의 예측 결과 높은 온도, 높은 수분함량에서는 비교적 모델과 비슷한 경향이 관찰되었으나, 낮은 온도, 낮은 수분함량에서는 데이터의 변이가 크게 나타나는 경향이 관찰되었다. 이는 야생 종자인 배초향 종자가 지닌 휴면, 활력의 불균일성과 같은 요인에 의한 것으로 판단된다. 배초향 종자의 활력 공식을 활용한 P85예측 결과 종자은행에서의 표준 조건에서 가장 긴 저장 기간을 보였다. 종자은행의 표준 건조조건에서 건조된 배초향 종자의 P85는 종자은행 장기저장조건 ($-20^{\circ}C$)이 196년으로 예측되었다. 하지만 one step 모형에서는 P85가 560년으로 예측되어 활력 공식의 예측 방식 선정의 중요성을 보여줬다. 배초향 종자와 같은 야생식물은 대량의 연구재료를 확보하기 쉽지 않기 때문에 일반적인 작물 종자 장기저장 프로세스와는 다르게 수명 예측을 활용하여 갱신 시기, 모니터링 시기의 최적화가 필요하다. 본 결과로 도출된 배초향 종자의 P85는 이러한 프로세스의 최적화의 기준으로 활용 가능할 것으로 사료된다.

LabVIEW를 이용한 종자 배양 온/습도 모니터링 시스템의 개발에 관한 연구 (A Study on Development of the Temperature/Humidity monitoring system for seed cultivation using LabVIEW)

  • 윤정필;하민호;최장균;차인수;이정일;임중열
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.1805-1806
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    • 2006
  • ET(Environment Technology) 분야 중 식물의 종자 배양에 관한 연구는 환경 변화에 강하고 생산성을 향상시켜 농가 소득 증대에 중요한 역할을 하는 분야이다. 주로, 온실 또는 청정실에서 연구를 진행하여 민감한 외부환경 변화를 차단하고 정확한 데이터를 산출해야 하는 정밀성이 요구된다. 특히, 온/습도의 변화는 종자의 생장에 지대한 영향을 끼치는 중요한 요소이다. 기존의 연구환경에서는 디지털 온도계 또는 수은 온도계에 의지하는 경우가 대부분이었다. 최근에는 온/습도를 통합 제어하여 일정하게 유지하는 공조시스템을 사용하고 있지만 저렴한 시스템 보급에는 맞지 않다. 본 논문에서는 우선적으로 LabVIEW를 이용하여 온/습도 모니터링 시스템을 설계하고 온/습도 센서를 이용하여 실시간 원격으로 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발하고자 하였다.

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단어링크와 공기 단어를 이용한 의미중의성 해소 (Word Sense Disambiguation Using Word Link and Word Cooccurrence)

  • 구영석;나동렬
    • 한국인지과학회:학술대회논문집
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    • 한국인지과학회 2002년도 춘계학술대회
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    • pp.21-27
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    • 2002
  • 본 논문은 문장 안에서 의미 중의성을 갖는 단어가 출현했을 때 그 단어가 어떤 의미로 사용되고 있는지 판별해 주는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해서 먼저 중의적 의미를 가지는 단어의 각 의미 (sense) 마다에 대하여 이 의미를 나타내는 주요단어 즉 종자단어와 연관성이 있는 단어들로 벡터를 구성하여 이 의미를 나타내고자 한다. 종자단어와 말뭉치의 문장을 통하여 연결된 경로를 가진 단어는 이 종자단어에 해당하는 의미를 나타내는 데 기여하는 정보로 본 것이다. 경로는 동일 문장에서 나타나는 두 단어 사이는 링크가 있다고 보고 이러한 링크를 통하여 이루어 질 수 있는 연결 관계를 나타낸다. 이 기법의 장점은 데이터 부족으로 야기되는 문제를 경감시킬 수 있다는 점이다. 실험을 위해 Hantec 품사 부착된 말뭉치를 이용하여 의미정보벡터를 구축하였으며 ETRI 품사 부착된 말뭉치에서 중의적 단어가 포함된 문장을 추출하여 실시하였다. 실험 결과 기존의 방법보다 나은 성능을 보임이 밝혀졌다.

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종자 배양 시스템을 위한 온습도 계측 시스템 설계 (Design of the Temperature/Humidity Measurement system for Seed Cultivation System)

  • 윤정필;박세준;강병복;윤형상;차인수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2365-2366
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    • 2004
  • Bio Technology 산업의 활성화에 따라 종자, 백신 등의 체계적인 배양 및 보관기술에 대한 중요성이 높아지고 있다. 종자 및 백신의 배양에 사용되는 시스템들은 연구의 중요성에 비해 낙후된 기술들이 적용되고 있어 정확한 데이터의 계측이 이루어지지 못하고 있다. 본 논문에서는 자동화 및 계측시스템에 다수 보급되어 있는 LabView를 이용하여 배양시스템에 적합한 온습도 계측 시스템을 설계하고 구축하고자 한다.

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FT NIR 분광법 및 이진분류 머신러닝 방법을 이용한 소나무 종자 발아 예측 (Prediction of Germination of Korean Red Pine (Pinus densiflora) Seed using FT NIR Spectroscopy and Binary Classification Machine Learning Methods)

  • 김용율;구자정;구다은;한심희;강규석
    • 한국산림과학회지
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    • 제112권2호
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    • pp.145-156
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    • 2023
  • 본 연구에서는 -18℃ 및 4℃에서 18년간 저장된 소나무 종자 963개에 대해 FT NIR 스펙트럼을 조사하여 7개 머신러닝 방법(XGBoost, Boosted Tree, Bootstrap Forest, Neural Networks, Decision Tree, Support Vector Machine, PLS-DA)을 이용한 종자발아 예측모델을 만들고, 그 성능을 비교하였다. XGBoost 및 Boosted Tree 모델의 예측성능이 가장 우수하였으며, 정확도, 오분류율 및 AUC 값은 각각 0.9722, 0.0278, 0.9735과 0.9653, 0.0347, 0.9647이었다. 2개 모델에서 종자발아 유무를 예측하는 데 있어 상대적 중요도가 높았던 54개 파수 변수들에 대한 파장대는 크게 6개(811~1,088 nm, 1,137~1,273 nm, 1,336~1,453 nm, 1,666~1,671 nm, 1,879~2,045 nm, 2,058~2,409 nm) 그룹으로 나눌 수 있었으며, 방향족 아미노산, 셀룰로스, 리그닌, 전분, 지방산 및 수분과 관련된 것으로 추정되었다. 이상의 결과를 종합할 때, 본 연구에서 얻어진 FT NIR 스펙트럼 데이터과 2개의 머신러닝 모델은 소나무 저장종자의 발아 유무를 정확도 96% 이상으로 예측할 수 있기에 장기저장 종자 유전자원의 비파괴적 활력검정에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.