KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.3
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pp.1224-1242
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2018
Aiming at motion analysis and compensation, it is essential to conduct motion detection with images. However, motion detection and tracking from low-altitude images obtained from an unmanned aerial system may pose many challenges due to degraded image quality caused by platform motion, image instability and illumination fluctuation. This research tackles these challenges by proposing a modified joint transform correlation algorithm which includes two preprocessing strategies. In spatial domain, a modified fuzzy edge detection method is proposed for preprocessing the input images. In frequency domain, to eliminate the disturbance of self-correlation items, the cross-correlation items are extracted from joint power spectrum output plane. The effectiveness and accuracy of the algorithm has been tested and evaluated by both simulation and real datasets in this research. The simulation experiments show that the proposed approach can derive satisfactory peaks of cross-correlation and achieve detection accuracy of displacement vectors with no more than 0.03pixel for image pairs with displacement smaller than 20pixels, when addition of image motion blurring in the range of 0~10pixel and 0.002variance of additive Gaussian noise. Moreover,this paper proposes quantitative analysis approach using tri-image pairs from real datasets and the experimental results show that detection accuracy can be achieved with sub-pixel level even if the sampling frequency can only attain 50 frames per second.
Remote sensing can be used to provide information about the monitoring of crop situation. This study was conducted to estimate the amount of nitrogen present in paddy fields by measuring the amount of nitrogen in hairy vetch using an UAV (Unmaned Aerial Vehicle). NDVIs (Normalized Difference Vegetation Index) were calculated using UAV images obtained from paddy fields in Seocheon on May $14^{th}$ 2015. There was strong relationship between UAV NDVI and the amount of nitrogen in hairy vetch ($R^2=0.79$). Spatial distribution maps of green manure nitrogen were generated on each paddy field using the nitrogen-vegetation index relations to help farmers determine the amount of N fertilizers added to their rice fields after the application of green manure such as hairy vetch.
Unmanned aerial vehicle (UAV) and sensor technologies are rapidly developing and being usefully utilized for spatial information-based agricultural management and smart agriculture. Until now, there have been many difficulties in obtaining production information in a timely manner for large-scale agriculture on reclaimed land. However, smart agriculture that utilizes sensors, information technology, and UAV technology and can efficiently manage a large amount of farmland with a small number of people is expected to become more common in the near future. In this study, we evaluated the productivity of forage maize grown on reclaimed land using UAV and sensor-based technologies. This study compared the plant height, vegetation cover ratio, fresh biomass, and dry biomass of maize grown on general farmland and reclaimed land in South Korea. A biomass model was constructed based on plant height, cover ratio, and volume-based biomass using UAV-based images and Farm-Map, and related estimates were obtained. The fresh biomass was estimated with a very precise model (R2 =0.97, root mean square error [RMSE]=3.18 t/ha, normalized RMSE [nRMSE]=8.08%). The estimated dry biomass had a coefficient of determination of 0.86, an RMSE of 1.51 t/ha, and an nRMSE of 12.61%. The average plant height distribution for each field lot was about 0.91 m for reclaimed land and about 1.89 m for general farmland, which was analyzed to be a difference of about 48%. The average proportion of the maize fraction in each field lot was approximately 65% in reclaimed land and 94% in general farmland, showing a difference of about 29%. The average fresh biomass of each reclaimed land field lot was 10 t/ha, which was about 36% lower than that of general farmland (28.1 t/ha). The average dry biomass in each field lot was about 4.22 t/ha in reclaimed land and about 8 t/ha in general farmland, with the reclaimed land having approximately 53% of the dry biomass of the general farmland. Based on these results, UAV and sensor-based images confirmed that it is possible to accurately analyze agricultural information and crop growth conditions in a large area. It is expected that the technology and methods used in this study will be useful for implementing field-smart agriculture in large reclaimed areas.
This study presents a computer vision-based approach for representing time evolution of structural damages leveraging a database of inspection images. Spatially incoherent but temporally sorted archival images captured by robotic cameras are exploited to represent the damage evolution over a long period of time. An access to a sequence of time-stamped inspection data recording the damage growth dynamics is premised to this end. Identification of a structural defect in the most recent inspection data set triggers an exhaustive search into the images collected during the previous inspections looking for correspondences based on spatial proximity. This is followed by a view synthesis from multiple candidate images resulting in a single reconstruction for each inspection round. Cracks on concrete surface are used as a case study to demonstrate the feasibility of this approach. Once the chronology is established, the damage severity is quantified at various levels of time scale documenting its progression through time. The proposed scheme enables the prediction of damage severity at a future point in time providing a scope for preemptive measures against imminent structural failure. On the whole, it is believed that the present study will immensely benefit the structural inspectors by introducing the time dimension into the autonomous condition assessment pipeline.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.37
no.6
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pp.525-533
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2019
There are two feature collection methods in digital mapping using the UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Photogrammetry: vectorization and stereo plotting. In vectorization, planar information is extracted from orthomosaics and elevation value obtained from a DSM (Digital Surface Model) or a DEM (Digital Elevation Model). However, the exact determination of the positional accuracy of 3D features such as ground facilities and buildings is very ambiguous, because the accuracy of vectorizing results has been mainly analyzed using only check points placed on the ground. Thus, this study aims to review the possibility of 3D spatial information acquisition and digital map production of vectorization by analyzing the corner point coordinates of different layers as well as check points. To this end, images were taken by a Phantom 4 (DJI) with 3.6 cm of GSD (Ground Sample Distance) at altitude of 90 m. The outcomes indicate that the horizontal RMSE (Root Mean Square Error) of vectorization method is 0.045 cm, which was calculated from residuals at check point compared with those of the field survey results. It is therefore possible to produce a digital topographic (plane) map of 1:1,000 scale using ortho images. On the other hand, the three-dimensional accuracy of vectorization was 0.068~0.162 m in horizontal and 0.090~1.840 m in vertical RMSE. It is thus difficult to obtain 3D spatial information and 1:1,000 digital map production by using vectorization due to a large error in elevation.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.46-46
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2017
We developed a rice simulation model for remote-sensing (SIMRIW-RS, Homma et al., 2007) to evaluate rice production and management on a regional scale. Here, we reports its application trial to estimate rice production in farmers' fields in Sendai, Japan. The remote-sensing data for the application was periodically obtained by multispectral camera (RGB + NIR and RedEdge) attached with unmanned air vehicle (UAV). The airborne images was 8 cm in resolution which was attained by the flight at an altitude of 115 m. The remote-sensing data was relatively corresponded with leaf area index (LAI) of rice and its spatial and temporal variation, although the correspondences had some errors due to locational inaccuracy. Calibration of the simulation model depended on the first two remote-sensing data (obtained around one month after transplanting and panicle initiation) well predicted rice growth evaluated by the third remote-sensing data. The parameters obtained through the calibration may reflect soil fertility, and will be utilized for nutritional management. Although estimation accuracy has still needed to be improved, the rice yield was also well estimated. These results recommended further data accumulation and more accurate locational identification to improve the estimation accuracy.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.10
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pp.5095-5111
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2019
A multi-rotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) system is developed to solve the manhole cover detection problem for the infrastructure maintenance in the suburbs of big city. The visible light sensor is employed to collect the ground image data and a series of image processing and machine learning methods are used to detect the manhole cover. First, the image enhancement technique is employed to improve the imaging effect of visible light camera. An imaging environment perception method is used to increase the computation robustness: the blind Image Quality Evaluation Metrics (IQEMs) are used to percept the imaging environment and select the images which have a high imaging definition for the following computation. Because of its excellent processing effect the adaptive Multiple Scale Retinex (MSR) is used to enhance the imaging quality. Second, the Single Shot multi-box Detector (SSD) method is utilized to identify the manhole cover for its stable processing effect. Third, the spatial coordinate of manhole cover is also estimated from the ground image. The practical applications have verified the outdoor environment adaptability of proposed algorithm and the target detection correctness of proposed system. The detection accuracy can reach 99% and the positioning accuracy is about 0.7 meters.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_2
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pp.1073-1082
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2023
Thermal sensors, also called thermal infrared wavelength sensors, measure temperature based on the intensity of infrared signals that reach the sensor. The infrared signals recognized by the sensor include infrared wavelength(0.7~3.0㎛) and radiant infrared wavelength(3.0~100㎛). Infrared(IR) wavelengths are divided into five bands: near infrared(NIR), shortwave infrared(SWIR), midwave infrared(MWIR), longwave infrared(LWIR), and far infrared(FIR). Most thermal sensors use the LWIR to capture images. Thermal sensors measure the temperature of the target in a non-contact manner, and the data can be affected by the sensor's viewing angle between the target and the sensor, the amount of atmospheric water vapor (humidity), air temperature, and ground conditions. In this study, the characteristics of three thermal imaging sensor models that are widely used for observation using unmanned aerial vehicles were evaluated, and the optimal application field was determined.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.11
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pp.568-573
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2018
UAV(Unmanned Aerial Vehicle) is widely used in space information construction, agriculture, fisheries, weather observation, communication, and entertainment fields because they are cheaper and easier to operate than manned aircraft. In particular, UAV have attracted much attention due to the speed and cost of data acquisition in the field of spatial information construction. However, ortho image images produced using UAVs are distorted in buildings and forests. It is necessary to solve these problems in order to utilize the geospatial information field. In this study, fixed wing, rotary wing, vertical take off and landing type UAV were used to detect distortions of ortho image of UAV under various conditions, and various object areas such as construction site, urban area, and forest area were captured and analysed. Through the research, it was found that the redundancy of the unmanned aerial vehicle image is the biggest factor of the distortion phenomenon, and the higher the flight altitude, the less the distortion phenomenon. We also proposed a method to reduce distortion of orthoimage by lowering the resolution of original image using DTM (Digital Terrain Model) to improve distortion. Future high-quality unmanned aerial vehicles without distortions will contribute greatly to the application of UAV in the field of precision surveying.
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.16
no.2
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pp.49-56
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2008
Image registration is one of the critical techniques of image mosaic which has many applications such as generating panoramas, video monitoring, image rendering and reconstruction, etc. The fundamental tasks of image registration are point features extraction and tracking which take much computation time. KLT(Kanade-Lucas-Tomasi) feature tracker has proposed for extracting and tracking features through image sequences. The aim of this study is to demonstrate the usage of effective and robust KLT feature detector and tracker for an image registration using the sequence image frames captured by UAV video camera. In result, by using iterative implementation of the KLT tracker, the features extracted from the first frame of image sequences could be successfully tracked through all frames. The process of feature tracking in the various frames with rotation, translation and small scaling could be improved by a careful choice of the process condition and KLT pyramid implementation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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