Seo, Youngwook;Lee, Ahyeong;Kim, Bal-Geum;Lim, Jongguk
Korean Journal of Agricultural Science
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v.47
no.3
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pp.633-644
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2020
Rice paper is an element of Vietnamese cuisine that can be used to wrap vegetables and meat. Rice and starch are the main ingredients of rice paper and their mixing ratio is important for quality control. In a commercial factory, assessment of food safety and quantitative supply is a challenging issue. A rapid and non-destructive monitoring system is therefore necessary in commercial production systems to ensure the food safety of rice and starch flour for the rice paper wrap. In this study, fluorescence hyperspectral imaging technology was applied to classify grain flours. Using the 3D hyper cube of fluorescence hyperspectral imaging (fHSI, 420 - 730 nm), spectral and spatial data and chemometric methods were applied to detect and classify flours. Eight flours (rice: 4, starch: 4) were prepared and hyperspectral images were acquired in a 5 (L) × 5 (W) × 1.5 (H) cm container. Linear discriminant analysis (LDA), partial least square discriminant analysis (PLSDA), support vector machine (SVM), classification and regression tree (CART), and random forest (RF) with a few preprocessing methods (multivariate scatter correction [MSC], 1st and 2nd derivative and moving average) were applied to classify grain flours and the accuracy was compared using a confusion matrix (accuracy and kappa coefficient). LDA with moving average showed the highest accuracy at A = 0.9362 (K = 0.9270). 1D convolutional neural network (CNN) demonstrated a classification result of A = 0.94 and showed improved classification results between mimyeon flour (MF)1 and MF2 of 0.72 and 0.87, respectively. In this study, the potential of non-destructive detection and classification of grain flours using fHSI technology and machine learning methods was demonstrated.
Ahn, Chi-Kook;Cho, Byoung-Kwan;Mo, Chang Yeun;Kim, Moon S.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.5
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pp.518-525
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2012
In this study, the feasibility of hyperspectral reflectance imaging technique was investigated for the discrimination of viable and non-viable lettuce seeds. The spectral data of hyperspectral reflectance images with the spectral range between 750 nm and 1000 nm were used to develop PLS-DA model for the classification of viable and non-viable lettuce seeds. The discrimination accuracy of the calibration set was 81.6% and that of the test set was 81.2%. The image analysis method was developed to construct the discriminant images of non-viable seeds with the developed PLS-DA model. The discrimination accuracy obtained from the resultant image were 91%, which showed the feasibility of hyperspectral reflectance imaging technique for the mass discrimination of non-viable lettuce seeds from viable ones.
Jang Gab-Sue;Sudduth Kenneth A.;Hong Suk-Young;Kitchen Newell R.;Palm Harlan L.
Korean Journal of Remote Sensing
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v.22
no.3
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pp.183-197
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2006
Combinations of visible and near-infrared (NIR) bands in an image are widely used for estimating vegetation vigor and productivity. Using this approach to understand within-field grain crop variability could allow pre-harvest estimates of yield, and might enable mapping of yield variations without use of a combine yield monitor. The objective of this study was to estimate within-field variations in crop yield using vegetation indices derived from hyperspectral images. Hyperspectral images were acquired using an aerial sensor on multiple dates during the 2003 and 2004 cropping seasons for corn and soybean fields in central Missouri. Vegetation indices, including intensity normalized red (NR), intensity normalized green (NG), normalized difference vegetation index (NDVI), green NDVI (gNDVI), and soil-adjusted vegetation index (SAVI), were derived from the images using wavelengths from 440 nm to 850 nm, with bands selected using an iterative procedure. Accuracy of yield estimation models based on these vegetation indices was assessed by comparison with combine yield monitor data. In 2003, late-season NG provided the best estimation of both corn $(r^2\;=\;0.632)$ and soybean $(r^2\;=\;0.467)$ yields. Stepwise multiple linear regression using multiple hyperspectral bands was also used to estimate yield, and explained similar amounts of yield variation. Corn yield variability was better modeled than was soybean yield variability. Remote sensing was better able to estimate yields in the 2003 season when crop growth was limited by water availability, especially on drought-prone portions of the fields. In 2004, when timely rains during the growing season provided adequate moisture across entire fields and yield variability was less, remote sensing estimates of yield were much poorer $(r^2<0.3)$.
The objective of this study was to evaluate the firmness and the sweetness index (SI) of tomatoes with a hyperspectral imaging (HSI) technique within the wavelength range of 1000 - 1550 nm. The hyperspectral images of 95 tomatoes were acquired with a push-broom hyperspectral reflectance imaging system, from which the mean spectra of each tomato were extracted from the regions of interest. The reference firmness and sweetness index of the same sample was measured and calibrated with their corresponding spectral data by partial least squares (PLS) regression with different preprocessing methods. The calibration model developed by PLS regression based on the Savitzky-Golay second-derivative preprocessed spectra resulted in a better performance for both the firmness and the SI of the tomatoes compared to models developed by other preprocessing methods. The correlation coefficients ($R_{pred}$) were 0.82, and 0.74 with a standard error of prediction of 0.86 N, and 0.63, respectively. Then, the feature wavelengths were identified using a model-based variable selection method, i.e., variable importance in projection, from the PLS regression analyses. Finally, chemical images were derived by applying the respective regression coefficients on the spectral image in a pixel-wise manner. The resulting chemical images provided detailed information on the firmness and the SI of the tomatoes. The results show that the proposed HSI technique has potential for rapid and non-destructive evaluation of firmness and the sweetness index of tomatoes.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.3
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pp.177-186
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2023
Hyperspectral imaging technology is one of the most efficient and fast-growing technologies in recent years. Hyperspectral image (HSI) comprises contiguous spectral bands for every pixel that is used to detect the object with significant accuracy and details. HSI contains high dimensionality of spectral information which is not easy to classify every pixel. To confront the problem, we propose a novel RGB channel Assimilation for classification methods. The color features are extracted by using chromaticity computation. Additionally, this work discusses the classification of hyperspectral image based on Domain Transform Interpolated Convolution Filter (DTICF) and 3D-CNN with Bi-directional-Long Short Term Memory (Bi-LSTM). There are three steps for the proposed techniques: First, HSI data is converted to RGB images with spatial features. Before using the DTICF, the RGB images of HSI and patch of the input image from raw HSI are integrated. Afterward, the pair features of spectral and spatial are excerpted using DTICF from integrated HSI. Those obtained spatial and spectral features are finally given into the designed 3D-CNN with Bi-LSTM framework. In the second step, the excerpted color features are classified by 2D-CNN. The probabilistic classification map of 3D-CNN-Bi-LSTM, and 2D-CNN are fused. In the last step, additionally, Markov Random Field (MRF) is utilized for improving the fused probabilistic classification map efficiently. Based on the experimental results, two different hyperspectral images prove that novel RGB channel assimilation of DTICF-3D-CNN-Bi-LSTM approach is more important and provides good classification results compared to other classification approaches.
Kim, Joochang;Yang, Yukyung;Kim, Jun-Hyung;Kim, Junmo
Korean Journal of Remote Sensing
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v.33
no.5_1
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pp.455-467
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2017
When performing target detection using hyperspectral imagery, a feature extraction process is necessary to solve the problem of redundancy of adjacent spectral bands and the problem of a large amount of calculation due to high dimensional data. This study proposes a new band selection method using the $L_{2,1}$-norm regression model to apply the feature selection technique in the machine learning field to the hyperspectral band selection. In order to analyze the performance of the proposed band selection technique, we collected the hyperspectral imagery and these were used to analyze the performance of target detection with band selection. The Adaptive Cosine Estimator (ACE) detection performance is maintained or improved when the number of bands is reduced from 164 to about 30 to 40 bands in the 350 nm to 2500 nm wavelength band. Experimental results show that the proposed band selection technique extracts bands that are effective for detection in hyperspectral images and can reduce the size of the data without reducing the performance, which can help improve the processing speed of real-time target detection system in the future.
Mudflats are crucial for understanding the ecological structure and biological function of coastal ecosystem because of its high primary production by microalgae. There have been many studies on measuring primary productivity of tidal flats for the estimation of organic carbon abundance, but it is relatively recent that optical remote sensing technique, particularly hyperspectral sensing, was used for it. This study investigates hyperspectral sensing of chlorophyll concentration on a tidal flat surface, which is a key variable in deriving primary productivity. The study site is a mudflat in Geunso bay, South Korea and field campaigns were conducted at ebb tide in April and June 2021. Hyperspectral reflectance of the mudflat surfaces was measured with two types of hyperspectral sensors; TriOS RAMSES (directionalsensor) and the Specim-IQ (camera sensor), and Normal Differenced Vegetation Index (NDVI) and Contiuum Removal Depth (CRD) were used to estimate Chl-a from the optical measurements. The validation performed against independent field measurements of Chl-a showed that both CRD and NDVI can retrieve surface Chl-a with R2 around 0.7 for the Chl-a range of 0~150 mg/m2 tested in this study.
The use of drone-based hyperspectral image offers considerable advantages in high resolution remote sensing applications. The primary objective of this study was to select the optimal bands based on hyperspectral image for the estimation yield of the chinese cabbage. The hyperspectral narrow bands were acquired over 403.36 to 995.19 nm using a 3.97 nm wide, 150 bands, drone-based hyperspectral imaging sensor. Fresh weight data were obtained from 2,031 sample for each field survey. Normalized difference vegetation indices were computed using red, red-edge and near-infrared bands and their relationship with quantitative each fresh weights were established and compared. As a result, predominant proportion of fresh weights are best estimated using data from three narrow bands, in order of importance, centered around 697.29 nm (red band), 717.15 nm (red-edge band) and 808.51 nm (near-infrared band). The study determined three spectral bands that provide optimal chinese cabbage productivity in the visible and near-infrared portion of the spectrum.
This study was started for providing the application method of hyperspectral im age over extreme cold area as the Antarctic. Study area was Terra Nova Bay area which was decided as the candidate of 2nd Antarctic base station. For deciding last location of base station, many researchers tried to analyze the suitability of this study area. Among many suitability indicators, the location and stability of extracted bed rock area were very important. Using many spectral information of hyperspectral data, we tried detecting of bed rock and classifying four rock types. As additionally data, international spectral library of rock were used in this study. At the results, short-infrared wavelength bands were useful in the detection and classification of bed rock.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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