This study aimed to develop a precise vegetation cover classification model for small streams using the combination of drone remote sensing and support vector machine (SVM) techniques. The chosen study area was the Idong stream, nestled within Geosan-gun, Chunbuk, South Korea. The initial stage involved image acquisition through a fixed-wing drone named ebee. This drone carried two sensors: the S.O.D.A visible camera for capturing detailed visuals and the Sequoia+ multispectral sensor for gathering rich spectral data. The survey meticulously captured the stream's features on August 18, 2023. Leveraging the multispectral images, a range of vegetation indices were calculated. These included the widely used normalized difference vegetation index (NDVI), the soil-adjusted vegetation index (SAVI) that factors in soil background, and the normalized difference water index (NDWI) for identifying water bodies. The third stage saw the development of an SVM model based on the calculated vegetation indices. The RBF kernel was chosen as the SVM algorithm, and optimal values for the cost (C) and gamma hyperparameters were determined. The results are as follows: (a) High-Resolution Imaging: The drone-based image acquisition delivered results, providing high-resolution images (1 cm/pixel) of the Idong stream. These detailed visuals effectively captured the stream's morphology, including its width, variations in the streambed, and the intricate vegetation cover patterns adorning the stream banks and bed. (b) Vegetation Insights through Indices: The calculated vegetation indices revealed distinct spatial patterns in vegetation cover and moisture content. NDVI emerged as the strongest indicator of vegetation cover, while SAVI and NDWI provided insights into moisture variations. (c) Accurate Classification with SVM: The SVM model, fueled by the combination of NDVI, SAVI, and NDWI, achieved an outstanding accuracy of 0.903, which was calculated based on the confusion matrix. This performance translated to precise classification of vegetation, soil, and water within the stream area. The study's findings demonstrate the effectiveness of drone remote sensing and SVM techniques in developing accurate vegetation cover classification models for small streams. These models hold immense potential for various applications, including stream monitoring, informed management practices, and effective stream restoration efforts. By incorporating images and additional details about the specific drone and sensors technology, we can gain a deeper understanding of small streams and develop effective strategies for stream protection and management.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.39
no.3
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pp.123-132
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2021
To determine 3D(three-dimensional) positions using a stereo-camera in close-range photogrammetry, camera calibration to determine not only the interior orientation parameters of each camera but also the relative orientation parameters between the cameras must be preceded. As time passes after performing camera calibration, in the case of non-metric cameras, the interior and relative orientation parameters may change due to internal instability or external factors. In this study, to evaluate the stability of the stereo-camera, not only the stability of two single cameras and a stereo-camera were analyzed, but also the three-dimensional position accuracy was evaluated using checkpoints. As a result of evaluating the stability of two single cameras through three camera calibration experiments over four months, the root mean square error was ±0.001mm, and the root mean square error of the stereo-camera was ±0.012mm ~ ±0.025mm, respectively. In addition, as the results of distance accuracy using the checkpoint were ±1mm, the interior and relative orientation parameters of the stereo-camera were considered stable over that period.
Surface image velocimetry (SIV) is a noncontact velocimetry technique based on images. Recently, studies have been conducted on surface velocity measurements using drones to measure a wide range of velocities and discharges. However, when measuring the surface velocity using a drone, reference points must be included in the image for image correction and the calculation of the ground sample distance, which limits the flight altitude and shooting area of the drone. A technique for calculating the surface velocity that does not require reference points must be developed to maximize spatial freedom, which is the advantage of velocity measurements using drone images. In this study, a technique for calculating the surface velocity that uses only the drone position and the specifications of the drone-mounted camera, without reference points, was developed. To verify the developed surface velocity calculation technique, surface velocities were calculated at the Andong River Experiment Center and then measured with a FlowTracker. The surface velocities measured by conventional SIV using reference points and those calculated by the developed SIV method without reference points were compared. The results confirmed an average difference of approximately 4.70% from the velocity obtained by the conventional SIV and approximately 4.60% from the velocity measured by FlowTracker. The proposed technique can accurately measure the surface velocity using a drone regardless of the flight altitude, shooting area, and analysis area.
Xu, Chun Xu;Lim, Jae Hyoung;Jin, Xin Mei;Yun, Hee Cheon
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.36
no.6
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pp.589-599
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2018
The land cover map has been produced by using satellite and aerial images. However, these two images have the limitations in spatial resolution, and it is difficult to acquire images of a area at desired time because of the influence of clouds. In addition, it is costly and time-consuming that mapping land cover map of a small area used by satellite and aerial images. This study used multispectral camera-based drone to acquire multi-temporal images for orthoimages generation. The efficiency of produced land cover map was evaluated using time series analysis. The results indicated that the proposed method can generated RGB orthoimage and multispectral orthoimage with RMSE (Root Mean Square Error) of ${\pm}10mm$, ${\pm}11mm$, ${\pm}26mm$ and ${\pm}28mm$, ${\pm}27mm$, ${\pm}47mm$ on X, Y, H respectively. The accuracy of the pixel-based and object-based land cover map was analyzed and the results showed that the accuracy and Kappa coefficient of object-based classification were higher than that of pixel-based classification, which were 93.75%, 92.42% on July, 92.50%, 91.20% on October, 92.92%, 91.77% on February, respectively. Moreover, the proposed method can accurately capture the quantitative area change of the object. In summary, the suggest study demonstrated the possibility and efficiency of using multispectral camera-based drone in production of land cover map.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.1
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pp.175-182
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2021
The purpose of this paper is to develop a machine learning-based marine drone to prevent the farming from harmful birds such as ducks. Existing drones have been developed as marine drones to solve the problem of being lost if they collide with birds in the air or are in the sea. We designed a CNN-based learning algorithm to judge harmful birds that appear on the sea by maritime drones operating by autonomous driving. It is designed to transmit video to the control PC by connecting the Raspberry Pi to the camera for location recognition and tracking of harmful birds. After creating a map linked with the location GPS coordinates in advance at the mobile-based control center, the GPS location value for the location of the harmful bird is received and provided, so that a marine drone is dispatched to combat the harmful bird. A bird fighting drone system was designed and implemented.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.46
no.2
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pp.160-167
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2023
This study focuses on the development of a Last-Mile delivery service using unmanned vehicles to deliver goods directly to the end consumer utilizing drones to perform autonomous delivery missions and an image-based precision landing algorithm for handoff to a robot in an intermediate facility. As the logistics market continues to grow rapidly, parcel volumes increase exponentially each year. However, due to low delivery fees, the workload of delivery personnel is increasing, resulting in a decrease in the quality of delivery services. To address this issue, the research team conducted a study on a Last-Mile delivery service using unmanned vehicles and conducted research on the necessary technologies for drone-based goods transportation in this paper. The flight scenario begins with the drone carrying the goods from a pickup location to the rooftop of a building where the final delivery destination is located. There is a handoff facility on the rooftop of the building, and a marker on the roof must be accurately landed upon. The mission is complete once the goods are delivered and the drone returns to its original location. The research team developed a mission planning algorithm to perform the above scenario automatically and constructed an algorithm to recognize the marker through a camera sensor and achieve a precision landing. The performance of the developed system has been verified through multiple trial operations within ETRI.
Recently, with the development of high-tech industry, the use of the drones in various aspects of daily life is rapidly advancing. With technical and functional advancements, drones have an advantage of being easy to be utilized in the areas of use according to various lifestyles. In addition, through the diversification of the drone service converged with image processing medium such as camera and CCTV, an automated security system that can replace humans is expected to be introduced. By designing these unmanned security technology, a new convergence security drone service techniques that can strengthen the previous drone application technology will be proposed. In the proposed techniques, a biometric authentication technology will be designed as additional authentication methods that can determine the safety incorporated with security by selecting the search and areas of an object focusing on the objects in the initial windows and search windows through OpenCV technology and CAM-Shift algorithm which are an object tracking algorithm. Through such, a highly efficient security drone convergence service model will be proposed for performing unmanned security by using the drones that can continuously increase the analysis of technology on the mobility and real-time image processing.
Multi-spectral drones in agricultural observation require quantitative and reliable data based on physical quantities such as radiance or reflectance in crop yield analysis. In the case of remote sensing data for crop monitoring, images taken in the same area over time-series are required. In particular, biophysical data such as leaf area index or chlorophyll are analyzed through time-series data under the same reference, it can be directly analyzed. So, comparable reflectance data are required. Orthoimagery using drone images, the entire image pixel values are distorted or there is a difference in pixel values at the junction boundary, which limits accurate physical quantity estimation. In this study, reflectance and vegetation index based on drone images were calculated according to the correction method of drone images for time-series crop monitoring. comparing the drone reflectance and ground measured data for spectral characteristics analysis.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.21
no.2
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pp.92-100
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2020
Currently, the demand for underwater or underwater photography is growing very fast. Its coverage of underwater shooting for broadcasting, leisure and sports, and military and operational use is also growing rapidly. Among them, we specifically select the best camera to be used in underwater drones to photograph and inspect marine life attached to the ship's hull. To compare three cameras performance, they are compared and evaluated using objective and subjective criteria in special circumstances such as underwater shooting. This study checks whether performance criteria, such as resolution of a camera, meet objective and subjective standards in the unusual situation of underwater shooting. And it shows that in addition to the filter that calibrates the image, proper camera selection is important for providing good picture quality. Even after this study, research using more diverse cameras could provide an appropriate standard for comparison of underwater camera quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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