버드나무류 수종별 생육특성에 관한 초분광 이미징 분석

이정완*, 황진문, 김성용, 이현석

(국립안동대학교 산림과학과)

Hyperspcetral imaging analysis of growth characteristics of willow

Jeongwan Lee*, Jinmun Hwang, Seongyoung Kim, Hyunseok Lee

(Department of Forest Science, Andong National University)

요약: 버드나무류는 한반도에 65종 14품종 79분류군이 보고되어 있으며, 버드나무류는 초기 생장이 빨라 식생 및 사면 안정화를 위한 수종으로 이용하기에 적합한 수종이다. 버드나무, 포플러 등 단기순환속성수로써 활용이 가능한 후보종을 대상으로 열량 및 생장특성 등의 연구에서도 버드나무류의 이용 가능성을 높게 평가한 바 있다. 최근에는 이미지 센서 기술이 다양한 분야에서 활용되고 있으나, 임업분야에서는 초분광 이미징 기술을 활용한 연구가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 버드나무류 수종 및 클론별로 육성된 유묘의 생육특성과 초분광 스펙트럼 사이의 상관관계를 분석하기 위해 수행되었다. 생육특성 분석을 위해 생육환경이 일정하게 유지되는 온실에서 삽목을 통해 유묘를 유도하였다. 영상정보는 초분광 카메라(400～1,000 nm), 다분광 카메라(R, G, B, NIR 1, NIR 2), 열화상 카메라와 Lidar 센서를 이용하여 일변화에 따른 시계열 데이터를 확보하였다. 초분광과 다분광 영상 분석은 Hyperspectral Normalizer와 Multispectral Normalizer 프로그램을 이용하였으며, Lidar 데이터로는 초장 등 생육정보를 수집하였다. 특정 파장대에서 수종 및 클론별로 차이를 보이는 데이터를 확보하였으며, 건조 등 스트레스 및 생육상태에 따라 나타나는 특성에 따라 NDVI를 추출하고 표현형적 특성과 연관된 정보를 확보할 수 있었다.

Abstract: There are 65 species, 14 varieties, and 79 taxa of willows reported on the Korean Peninsula. Willows grow quickly at an early stage and are suitable for use as a tree species for vegetation and slope stabilization. The usability of willows has been highly evaluated in studies on the calorific value and growth characteristics of candidate species that can be used as short-rotation coppices, such as willow and poplar. Recently, image sensor technology has been used in various fields, but research using hyperspectral imaging technology is insufficient in the forestry field. This study was conducted to analyze the correlation between growth characteristics and hyperspectral spectra of seedlings grown for each species and clone. To analyze growth characteristics, seedlings were propagated through cuttings in a greenhouse where the growth environment was kept constant. Image information was obtained using hyperspectral cameras (400-1,000 nm), multispectral cameras (R, G, B, NIR 1, NIR 2), thermal imaging cameras, and Lidar sensors to obtain time-series data according to daily changes. Hyperspectral and multispectral image analyses used the Hyperspectral Normalizer and Multispectral Normalizer programs, and growth information, such as height, was collected using Lidar data. We obtained data showing differences between tree species and clones in a specific wavelength range, extracted NDVI according to characteristics that appear under stress and growth conditions such as drying, and secured information related to phenotypic characteristics.

Keywords: Hyperspcetral imaging, Growth Characterostics, Phenotypic traits, Willow

Acknowledgement: This work was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (NRF-2018R1A6A1A03024862).